层流控制技术是一个降低摩擦阻力的有效手段,为了设计出更经济、更环保的民用客机,需要开展层流技术的应用探索。随着飞机发动机技术的不断进步,涡扇发动机涵道比在不断增大,因此,短舱尺寸也在跟着加大,如果短舱上能够实现大面积的层流,就可以为全机带来较明显的经济性收益。本文总结了针对宽体客机开展的自然层流(NLF)短舱气动设计、数值计算和风洞试验验证工作。首先针对层流短舱外形进行气动设计,保证巡航点有一定的顺压梯度,随后采用带有γ-Reθ转捩模型的计算流体力学(CFD)工具对设计方案层流区域进行评估,最后开展风洞试验对设计方案和转捩预测工具进行校核验证。该试验在德国ETW跨声速风洞进行,对层流短舱高速气动性能进行校核,采用TSP进行转捩位置测量,结果表明层流区域长度占短舱外表面弦长的30%~55%。

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。...

舰载螺旋桨运输机布局紧凑,发动机短舱尺寸和质量较大,受螺旋桨滑流影响显著,飞行载荷问题突出,国内设计经验仍显不足。研究了某飞机发动机短舱的气动载荷、惯性载荷、陀螺力矩等设计方法及相关的设计规范约束与全机机动仿真技术。首先通过对规范的理解和选择确定短舱飞行载荷设计范围;建立机动仿真模型,获得短舱典型载荷工况;通过CFD方法获得有、无滑流影响的短舱压力分布数据;计算、筛选短舱的设计载荷与设计载荷工况;对比有/无滑流影响的气动载荷计算结果。研究表明:短舱的设计载荷工况出现在最大法向载荷系数(n Z)下的急剧俯仰机动、设计俯冲速度(V D)下的偏航机动、最大着舰质量下的发动机最大拉力等情况中;短舱侧向以气动载荷为主;法向以惯性载荷为主,极值情况下惯性力超过气动力4倍;某些机动/状态下,螺旋桨滑流可使短舱总气...