带可倾转升力风扇飞翼布局的气动特性研究及优化

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixiang1336
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鉴于带升力风扇飞翼布局飞机兼具垂直/短距起降和飞翼布局飞机的优点之外,还具有推重比较大、净升效率较高、无热喷流等优点。带升力风扇以实现飞机的短距/垂直起降将会是在以后很长时间内的一个重要研究课题。但由于带可倾转升力风扇飞翼布局飞机的升力风扇设置在机翼中央,在平飞时机翼上的风扇开口将对飞机的气动特性产生重要影响,因此,研究其气动特性与开口形状的关系显得尤为重要。本文采用CFD数值方法对在平飞状态下带可倾转升力风扇飞翼布局无人机为安装升力风扇而开口的机翼气动特性进行了研究,分析开口机翼在平飞状态不同来流速度下以及不同迎角下开口机翼的气动特性。主要研究内容为:1建立开口机翼开口处最大纵向剖面二维模型,通过ICEM进行几何模型的结构网格化分,并将结构网格导入到FLUENT进行数值仿真。结果表明,在相同条件下,开口机翼的气动特性明显变差,但俯仰的操控性较好。且开口机翼的开口处产生了涡,损失了部分的能量,从而进一步降低了的开口机翼的气动特性。2通过对九组优化二维模型气动特性进行了对比,对机翼开口机翼截面进行了不同的修形,结果表明:开口机翼开口处完全圆弧优化且开口前段截面前倾适当角度得到的气动特性最佳。优化后开口机翼的气动特性得到了显著的提升。3建立开口机翼三维几何模型,通过ICEM进行几何模型的结构网格化分,并将结构网格导入到FLUENT进行数值仿真。结果表明,三维仿真结果和二维仿真结果类似。开口机翼同样是由于损失了部分机翼,且在开口处产生了涡,损耗了部分能量是导致开口机翼气动特性变差的重要原因。4根据二维模型的优化方向,选定了十六个优化方向,并进行三维数值仿真。结果表明,开口机翼开口处前段进行内切圆弧化处理得到的气动特性最佳。从流线图看,其产生的涡极小,相对于未优化开口机翼来说可以忽略不计,而优化后开口机翼开口处后段产生的涡从涡的范围以及强度来说也变小了很多,这些都是改善开口机翼气动特性的重要方法。综上所述,带升力风扇飞翼布局飞机由于机翼中间开口,造成气动特性降低,但通过对开口的合理设计,可有效改善其气动特性;二维优化一定程度上可以代表优化的方向,但经三维优化的结果更加明显。
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