环境适应性是飞行器在预定环境中功能和性能保持正常状态的能力,是飞行器产品的质量特性之一。噪声试验作为飞行器环境试验中的一项重要内容,在飞行器飞行速度增加的同时,其重要性越发的凸显。针对高速飞行器在严酷的噪声环境中可能产生的破环性影响,以GJB150.17A为基础,介绍了噪声源、噪声环境对设备的影响、噪声试验的应用情况以及噪声试验方法,概述了相关试验技术在高速飞行器气动噪声影响研究中的应用。

通过增加坐标转换步骤和虚拟框策略,得到适用于圆柱形物体的cylindrical free-form deformation(CYFFD)参数化方法,既可用于轴对称物体,也可以用于非轴对称物体。CYFFD可捕捉圆柱类物体独特的周向和径向变形特点,并能够保证框边界处曲面的导数和曲率连续。首先,通过使用坐标转换方法可在圆柱坐标系下实现沿周向和径向的变形。其次,由于圆柱形物体的精细外形设计需要,需要布置为首尾相连的贴近物面的控制框,这种布置形式会导致在圆柱周向出现框的边界与曲面的相交,难以保持曲面在控制框边界处的导数连续性,因此引入虚拟框方法并选取一些控制点作为虚拟的控制框点,从而保持导数和曲率连续。使用圆柱外形示例对比了CYFFD和传统方法的变形能力、框边界处的曲率连续特性。机身头部参数化示例表明CYFFD可以和传统FFD协同使用从而实现复杂的变形目的。......

针对弹道式飞行器大风区平稳风和切变风引起的气动干扰力矩较大,进而导致对发动机摆角需求和伺服系统功率需求较大问题,提出了基于气动力辨识的主动减载控制方法;推导了基于加表测量信息的气动力辨识模型,在传统比例微分姿态控制方案基础上,将气动力引入姿态控制回路,引导弹体姿态朝向风向方向偏转,降低气动干扰力矩,进而减低主发动机摆角需求;仿真试验结果表明:与传统姿态控制方法相比,基于气动力辨识的主动减载控制方法将飞行器大风区摆角需求降低了56%,提升了飞行器总体设计性能。

以位于非洲摩洛哥的Noor Ⅲ光热电站吸热塔为工程背景。加拿大西安大略大学风洞实验室的试验表明该吸热塔在设计风速下的位移值超过规范值的40%,该结构的涡振临界风速小于设计风速,且涡振区横风向响应起控制作用。据此,在已有光热电站吸热塔气弹模型的基础上进行了风洞试验;在不同结构阻尼比下采集了15 min的模型顶部加速度时程;运用随机减量法和广义卡尔曼滤波法得到气动阻尼比。结果表明:两种方法识别的气动阻尼比吻合较好;在不同加速度幅值处识别的总阻尼比具有随加速度幅值的增大先增大后减小的规律;根据ASCE/SEI7-10,在重现周期为50年,C类地貌条件下,风速6. 5 m/s时识别的气动阻尼比为负的最小。这些规律为涡振区横风向响应起控制作用的现象提供了合理的解释。

吸气式高超声速乘波飞行器作为可以高效飞行于临近空间空域的运载器,自概念提出以来一直受到世界各国的高度关注,并吸引着众多学者与机构对此开展研究。本文主要从高超声速飞行器发展动态及乘波式气动布局设计技术两个方面展开分析,前者主要包括超燃冲压发动机的发展历程和主要工业国高超声速项目发展动态;后者主要针对受到世界各国高度重视的乘波式气动布局设计技术,较全面地概述了乘波飞行器气动布局设计方法的最新研究进展,在乘波体设计流程、基准流场构建方法、基准流场求解方法、沿展向乘波布局设计方法和乘波体在高超声速气动布局上的应用等方面进行了详细讨论。根据本文综合分析,乘波式气动布局高超声速飞行器由于在高超声速飞行条件下具有优异的气动性能,仍然是高超声速飞行器一体化布局的重要候选布局形式,而且随......

为了在涡轮叶片气动型线设计过程中同时提高气动效率并保证传热性能,提出了一种基于一维管道网络法和三维CFD的耦合计算方法,分别采用管网/三维耦合计算方法和全三维耦合计算方法对MARK-II冷却叶片多个工况进行计算,两种数值计算方法计算结果与实验数据交叉对比,以验证本文计算方法可行性。计算结果表明,两种数值计算得到的叶片型面压力、温度、换热系数和实验值都比较吻合,但管网/三维耦合计算得到的壁面温度相比全三维耦合计算结果整体略微偏低,最大偏差不超过3.89%。基于管网/三维耦合计算方法对某航空发动机涡轮第二级动叶叶片型线优化设计,气动效率提高0.34%,壁面平均温度几乎没有变化。

离心压缩机叶轮结构设计需要同时兼顾气动性能和结构强度要求。本文研究了考虑气动性能要求下的叶轮结构应力优化方法。通过Bezier曲线拟合叶轮子午面形状,采用叶片型线的安放角和叶片厚度控制叶片三维形状。通过径向基函数建立叶轮几何控制参数对叶轮多变效率、叶轮压比、叶片最大应力的代理模型,采用CORSBRF约束优化算法求解优化问题。优化结果表明,在满足叶轮气动性能要求下,叶轮应力得到了改善。

降低声爆噪声水平是未来超声速运输机取得商业成功所必须解决的关键问题之一。针对超声速飞行器声爆噪声预测与控制,建立了基于超声速线化理论及波形参数法的声爆噪声计算方法,与标模lm1021试验结果符合较好,验证了预测方法的可靠性。开展了低声爆气动布局优化设计研究。首先计算了某公务机基本布局的声爆水平并分析了声爆形成原因,在此基础上采用遗传算法分别对机身和机翼平面形状进行了低声爆优化。经过优化后的飞行器布局声爆水平大大降低,地面声爆过压降低了41%,声爆A计权声级降低了7.55dB。同时,采用CFD对优化布局气动力特性进行了计算分析,结果表明在巡航状态下阻力明显降低,而力矩特性基本没有变化。

道路清扫车主要通过风机产生的负压和高速气流实现路面垃圾的收集处理。风机的能耗、稳定工作范围、工作噪声等性能参数直接决定扫路车的性能。因此,节能和环境友好型的车载风机是目前发展的方向,作为风机关键静止部件-蜗壳对风机整机性能有较大影响,本文采用CFD软件对蜗壳进行流场分析,采用某噪声软件进行噪声模拟,通过对蜗壳几何参数对比分析及对流场的噪声分析,研究在不降低甚至提高风机气动性能的前提下,降低风机气动噪声的方法。获得了蜗壳结构参数如蜗壳宽度和蜗舌位置及大小对性能和噪声的影响规律。

本文介绍了作者在对穿浪型双体船型线参数的船模试验研究的基础上,通过借鉴航空领域成功应用的气动增升原理,在快速船艇上设计和增设效率较高的气动增升系统,以较低的阻力提供较高的附加升力,在抬升艇体的同时,较大幅度地减小排水体积及艇底湿面积,实现气动升力与水动升力结合。针对不同的高速船型,采用不同的有效气动增升系统,大幅度降低舰船阻力并提高舰艇快速运行的能力,同时能节约成本,具有较好的市场应用前景。