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短舱扰流片对螺旋桨飞机的失速减缓研究

航空动力学报 2023年第11期38卷 2610-2617页

作者：温庆杨康智魏猛程志航贾重任中航通飞华南飞机工业有限公司总体部广东珠海519040

翼吊螺旋桨发动机的短舱对飞机的升力失速特性有明显的影响,采用数值模拟方法研究了短舱扰流片对失速的影响效果。数值仿真和风洞试验表明,在零推力状态,某大型四发螺旋桨飞机在超过失速迎角以后,内外发动机之间的机翼首先分离,并快速... 详细信息

翼吊螺旋桨发动机的短舱对飞机的升力失速特性有明显的影响,采用数值模拟方法研究了短舱扰流片对失速的影响效果。数值仿真和风洞试验表明,在零推力状态,某大型四发螺旋桨飞机在超过失速迎角以后,内外发动机之间的机翼首先分离,并快速推进到机翼前缘,失速以后升力损失达到最大升力系数的30%左右。为了限制机翼的分离速度,在外发短舱的内侧,安装了一个扰流片。仿真结果表明,在最佳设计位置,明显改善了失速特性,与无扰流片状态相比失速以后升力损失减小50%左右,失速迎角没有明显变化。不同的扰流片安装位置对失速的改善效果差异明显,从最佳位置向周向以及螺旋桨方向移动会造成扰流片失效,向机翼方向移动对改善机翼分离速度有效,但是会明显降低失速迎角,向机翼方向移动后,受周向位置的影响减小。针对最佳设计位置开展了着陆构型零推力状态的风洞试验验证,加装扰流片以后,机翼失速后的升力损失由0.92降低至0.42左右,升力损失减少54%,与数值仿真结论基本一致。

关键词：螺旋桨短舱扰流片安装位置失速升力损失

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短舱泄压门几何参数对流动特性的影响

航空动力学报 2024年第8期39卷 319-326页

作者：季佳圆邓阳刘天依何鹏马率肖中云中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所四川绵阳621000

运用CFD仿真计算了不同倒圆角、铰链、长宽比的泄压门排放系数,并从流动层面深入剖析了以上几何参数对流动特性的影响机理,其结果可供短舱泄压工程设计参考。研究显示,倒圆角仅略增大排放系数。此外,不同铰链泄压门的排放特性不同,鹅颈... 详细信息

运用CFD仿真计算了不同倒圆角、铰链、长宽比的泄压门排放系数,并从流动层面深入剖析了以上几何参数对流动特性的影响机理,其结果可供短舱泄压工程设计参考。研究显示,倒圆角仅略增大排放系数。此外,不同铰链泄压门的排放特性不同,鹅颈式优于枢轴式和合页式,原因是铰链安装形式导致外侧迎流面的流动及出流通道变化。鹅颈式出流通道最大,部分气流从安装缝隙流出,故出流能力最强;合页式外部来流冲击门板后向两侧绕流而阻挡出流,故排放能力最弱;枢轴式外侧来流对出流引射作用较合页式强,但因出流通道较鹅颈式小,故出流能力小于鹅颈式。长宽比大时排放系数大,原因是长宽比大时外侧来流向门板两侧绕流减弱,出流处易形成卷吸涡而增强出流。

关键词：短舱泄压门倒圆角长宽比铰链排放系数

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短舱对螺旋桨滑流影响的IDDES数值模拟

航空学报 2016年第6期37卷 1851-1860页

作者：陈荣钱王旭尤延铖厦门大学航空航天学院厦门361005

基于非结构重叠网格技术,对短舱与螺旋桨滑流间的相互作用进行了非定常数值模拟研究。为了更好地捕捉螺旋桨尾涡的细节信息,计算采用基于Spalart-Allmaras模型的改进延迟脱体涡模拟(IDDES)方法,并在非定常计算过程中运用网格自适应技术... 详细信息

基于非结构重叠网格技术,对短舱与螺旋桨滑流间的相互作用进行了非定常数值模拟研究。为了更好地捕捉螺旋桨尾涡的细节信息,计算采用基于Spalart-Allmaras模型的改进延迟脱体涡模拟(IDDES)方法,并在非定常计算过程中运用网格自适应技术以提高流场特征的空间分辨率。研究结果表明:IDDES方法获得的拉力系数计算值与实验值吻合良好,短舱的存在会增大螺旋桨的拉力系数;短舱对螺旋桨桨毂涡的结构影响较大,但对桨尖涡的螺旋结构影响较小;对单独螺旋桨算例来说,桨尖涡与桨毂涡的失稳发展过程都具有周期性,且在有/无短舱情况下桨尖涡的失稳位置相同,失稳后桨尖涡之间配对融合过程一致,从而说明桨毂涡对桨尖涡的失稳没有影响。

关键词：螺旋桨短舱滑流改进延迟脱体涡模拟尾涡

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短舱气动性能参数化研究

航空学报 2022年第11期43卷 115-125页

作者：卫永斌段卓毅郭兆电杨成凤航空工业第一飞机设计研究院西安710089

给出了一套参数化研究短舱气动性能的方法,主要包括总压恢复系数、静态畸变指数、阻力系数、压力系数、流量系数等5个参数。重点研究了影响短舱气动性能的进口形状、唇口前缘半径2个要素。比较3种考虑层流原理设计的短舱发现,无攻角状... 详细信息

给出了一套参数化研究短舱气动性能的方法,主要包括总压恢复系数、静态畸变指数、阻力系数、压力系数、流量系数等5个参数。重点研究了影响短舱气动性能的进口形状、唇口前缘半径2个要素。比较3种考虑层流原理设计的短舱发现,无攻角状态不同进口形状的短舱气动性能相差很小,椭圆形进口短舱的综合气动性能略好于其他2种进口形状短舱的。不同唇口前缘半径的短舱在高速攻角侧滑角状态下气动性能差别较大,大唇口前缘半径的短舱综合气动性能明显偏低,低速状态则综合气动性能差别较小。

关键词：参数化短舱进口形状唇口前缘半径综合气动性能

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短舱耐温声衬声学试验系统设计与试验研究

推进技术 2022年第12期43卷 33-39页

作者：霍施宇徐健燕群中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室陕西西安710065

为了研究耐温声衬的声学特性,针对发动机短舱耐温声衬的应用环境,设计并研发了能够基本模拟风扇噪声、切向流和高温等典型工况特征的耐温声衬声学性能试验系统,设计频率为0.5~16kHz,最大声压级为140dB,最大周向模态为10阶,最大切向流速... 详细信息

为了研究耐温声衬的声学特性,针对发动机短舱耐温声衬的应用环境,设计并研发了能够基本模拟风扇噪声、切向流和高温等典型工况特征的耐温声衬声学性能试验系统,设计频率为0.5~16kHz,最大声压级为140dB,最大周向模态为10阶,最大切向流速度为0.7Ma,最高背板加热温度为200℃。提出了耐温声衬声学性能试验方法,对钛合金环形耐温声衬开展了声学试验,验证了试验系统并获得了背板加热和切向流对声衬降噪特性的影响规律,研究结果表明:声衬背板加热和声衬表面切向流都会导致耐温声衬降噪性能衰减,当背板温升至200℃时,降噪量降低7.5dB,当切向流速度增加至0.3Ma时,降噪量衰减13.7dB。

关键词：短舱耐温声衬声学试验切向流温度梯度

发动机短舱三维流动分离纳秒脉冲等离子体激励控制研究

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工程热物理学报 2022年第3期43卷 622-629页

作者：张海灯汪一舟贺启坤吴云李应红空军工程大学航空等离子体动力学重点实验室西安710038 西安交通大学航空发动机研究所西安710048

侧风条件下发动机短舱唇口处流动分离具有明显的三维分离特性,相比于二维流动分离,控制难度更大。本文通过实验和数值,探究了纳秒脉冲等离子体激励对短舱三维流动分离的控制效果及作用机理。实验研究表明,纳秒脉冲等离子体激励可有效抑... 详细信息

侧风条件下发动机短舱唇口处流动分离具有明显的三维分离特性,相比于二维流动分离,控制难度更大。本文通过实验和数值,探究了纳秒脉冲等离子体激励对短舱三维流动分离的控制效果及作用机理。实验研究表明,纳秒脉冲等离子体激励可有效抑制进气道唇口三维流动分离,降低进气道出口流场畸变程度;数值仿真研究表明,纳秒脉冲等离子体激励通过向流场中注入扰动,可在主流/分离区交界面附近以及分离区内诱导形成小尺度旋涡结构,这些旋涡结构向下游发展会融合成大尺度旋涡结构,增强主流与分离区的流动掺混,达到抑制流动分离的目的,而由于流动分离的三维特性,纳秒脉冲等离子体激励对不同周向位置处流动分离的控制效果存在明显的差异。

关键词：短舱三维流动分离纳秒脉冲等离子体激励流动控制

考虑三维流动效应的自然层流短舱压力分布反设计

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航空学报 2023年第5期44卷 121-130页

作者：刘红阳宋超罗骁周铸吕广亮中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000

针对三维流动效应下非轴对称自然层流(NLF)短舱设计困难的问题,发展了一种基于机器学习技术的压力分布反设计方法。短舱参数化建模使用自由曲面变形技术(FFD),通过求解RANS方程和基于SST(Shear Stress Transport)湍流模型的■转捩模型... 详细信息

针对三维流动效应下非轴对称自然层流(NLF)短舱设计困难的问题,发展了一种基于机器学习技术的压力分布反设计方法。短舱参数化建模使用自由曲面变形技术(FFD),通过求解RANS方程和基于SST(Shear Stress Transport)湍流模型的■转捩模型实现自然转捩预测,利用生成拓扑映射(GTM)模型建立短舱外形及其压力分布数据集与低维隐空间变量的映射关系,全局优化算法在隐空间高效寻优,获得与目标压力分布匹配的短舱气动外形,实现自然层流短舱的反设计。GTM模型建立了数据集在高低维度间的高精度映射关系,优化设计过程中无需反复调用CFD求解器,设计效率大幅提升。利用该方法对通气短舱进行三维优化设计,设计所得非轴对称短舱外表面的自然层流区最大长度达当地弦长的40.5%,比优化前延长了12.2%,验证了该方法在考虑三维流动效应下NLF短舱的优化设计能力。

关键词：生成拓扑映射反设计压力分布自然层流短舱

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飞机短舱声衬声学性能实验技术

航空学报 2022年第6期43卷 221-230页

作者：燕群薛东文高翔杨嘉丰黄文超中国飞机强度研究所西安710065 航空声学与振动航空科技重点实验室西安710065

飞机短舱声衬作为飞机降噪的关键手段,其设计的成功与否强烈依赖于声学性能验证实验技术的发展。短舱声衬的声学设计一般分为两个层面,各自关注不同的研究目的与验证对象。在初步设计层面,一般借助声衬声阻抗提取技术对阻抗设计进行验证... 详细信息

飞机短舱声衬作为飞机降噪的关键手段,其设计的成功与否强烈依赖于声学性能验证实验技术的发展。短舱声衬的声学设计一般分为两个层面,各自关注不同的研究目的与验证对象。在初步设计层面,一般借助声衬声阻抗提取技术对阻抗设计进行验证;在详细设计层面,一般使用缩比尺度和全尺寸短舱样件、借助声模态测控技术对整体声学效果进行验证。本文对比了基于双传声器法和直接提取方法发展而来的声衬阻抗提取技术,和基于相位控制阵列方法发展而来的声模态测控技术,以及这两种技术在发动机进排气道声衬设计中的应用。研究结果表明,双传声器法在低频下具有更高的精度,高频范围内双传声器法和直接提取方法的精度均降低,中频范围内双传声器法和直接提取方法的无量纲声阻和无量纲声抗差别小于0.2,均展示了较好的适用性。基于相位精细控制的旋转声模态发生技术研制的发生器能够产生超过10 dB以上的模态分辨率,能够用于测试声衬对多个目标模态的调控效果。为了进一步研究无缝声衬降噪量提升的主要机制,实验中使用模态发生器依次发出单独纯净的声模态,对两型声衬实验件开展对比测试。采用新一代技术研制的无缝声衬相比上一代成型工艺制成的带拼缝声衬在多声模态调控和关键频率处降噪效果提升明显,无缝声衬的整体降噪效果提升5.2 dB以上。

关键词：短舱声衬噪声控制声阻抗声模态阻抗提取

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机翼-机身-短舱-挂架外形气动优化设计方法

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航空动力学报 2013年第9期28卷 2009-2015页

作者：左英桃傅林高正红邵其林白俊强西北工业大学航空学院翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072 海南航空股份有限公司安全监察部北京101312

采用基于径向基函数的无限插值方法进行了复杂外形的动网格生成,并针对其存在的可能导致壁面附近出现负体积与网格质量下降的问题,提出对不与物面直接相连的边的位移采用径向基函数插值,对与物面相连的边的位移进行线性插值获得位移量... 详细信息

采用基于径向基函数的无限插值方法进行了复杂外形的动网格生成,并针对其存在的可能导致壁面附近出现负体积与网格质量下降的问题,提出对不与物面直接相连的边的位移采用径向基函数插值,对与物面相连的边的位移进行线性插值获得位移量的方法解决该问题.采用无限插值方法建立了一种简单有效的物面相贯线处理方法.利用离散共轭方法计算目标函数梯度,对DLR-F6机翼-机身-短舱-挂架外形的机翼和短舱进行了几何外形参数化与气动外形优化设计.结果表明:考虑短舱安装方式的优化设计较不考虑短舱安装方式的优化设计可降低大约0.000 1的阻力系数.通过全机优化设计,将全机阻力系数降低了0.001 53.

关键词：复杂外形气动优化设计动网格相贯线短舱离散共轭