機(jī)翼分離流主動流動控制.pdf

1、機(jī)翼是飛機(jī)最主要的氣動升力來源。飛機(jī)在起飛、降落或其他特殊情況下需進(jìn)行大迎角飛行,此時原本附著在翼面上的氣流可能由于無法克服逆壓梯度而發(fā)生流動分離。流動分離會造成噪聲增加、機(jī)體振動、舵效下降。嚴(yán)重的氣流分離會導(dǎo)致飛機(jī)失速,極大影響飛行安全。因此有必要對機(jī)翼分離流進(jìn)行流動控制。
　　以旋渦發(fā)生器為代表的被動控制手段雖然結(jié)構(gòu)簡單價格低廉,但其不能適應(yīng)不同工況、巡航狀態(tài)下產(chǎn)生廢阻的缺陷限制了其發(fā)展。而主動控制手段通過“主動”的能量注入和

2、調(diào)節(jié),可針對飛行器不同飛行狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)化控制,因此越來越受到業(yè)內(nèi)的重視。本文采用一種新型主動控制技術(shù)—合成射流對NACA633-421機(jī)翼模型進(jìn)行分離流控制研究。
　　首先從傳統(tǒng)的展向平直狹縫出口合成射流出發(fā),對比兩種不同后偏角出口(直出口及30°斜出口)對機(jī)翼分離流的控制效果差異。天平測試結(jié)果表明:斜出口可有效提升機(jī)翼最大升力系數(shù)及升阻比,在激勵器最大能量比下可使機(jī)翼升力系數(shù)提高11.52％;而直出口在推遲失速方面表現(xiàn)更優(yōu),可使

3、失速迎角推遲2°。對射流與主流作用下的流場結(jié)構(gòu)進(jìn)行了PIV測試研究,結(jié)合邊界層測試結(jié)果,得到了二者不同的控制機(jī)理:前者基于展向旋渦對氣流的誘導(dǎo)摻混作用,后者直接向邊界層進(jìn)行動量注入。
　　在對傳統(tǒng)出口的研究結(jié)果基礎(chǔ)上提出基于流向旋渦的流動控制的設(shè)想,設(shè)計了4種新型出口形式:八字出口、微型八字出口、鋸齒出口以及流向狹縫出口。測試結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)出口,八字、微型八字和鋸齒出口在推遲失速方面具有顯著的優(yōu)勢,分別可推遲失速迎角3°、3

4、°和4°,但4種新型出口在提升升力系數(shù)方面均不及斜出口。對新型出口合成射流與主流作用特性進(jìn)行了PIV測試,獲得了各自的流向渦結(jié)構(gòu)特點。
　　針對斜出口在提升最大升力方面和八字出口推遲失速迎角方面的優(yōu)勢,提出了“出口組合”的概念。通過對前八后斜和前斜后八兩種組合形式出口的研究,發(fā)現(xiàn)前者控制效果與八字出口相似,而后者是斜出口和八字出口各自控制優(yōu)勢的一個折中。
　　最后,利用主動控制的優(yōu)勢,在機(jī)翼分離流閉環(huán)反饋控制方面進(jìn)行了初步的