【摘要】：無(wú)垂尾飛行器沒(méi)有各部件的干擾阻力,氣動(dòng)效率高,隱身性能好,是一種高效的氣動(dòng)布局形式,但由于沒(méi)有垂尾,其穩(wěn)定性受到了一定程度的影響�，F(xiàn)代作戰(zhàn)飛行器對(duì)機(jī)動(dòng)性提出了越來(lái)越高的要求,這就使機(jī)動(dòng)性與靜穩(wěn)定性之間的矛盾非常突出。因此討論飛機(jī)的靜穩(wěn)定性具有非常重要的意義。本文針對(duì)亞聲速飛翼布局飛行器與高超聲速升力體進(jìn)行了橫航向穩(wěn)定性優(yōu)化研究。主要內(nèi)容包括:針對(duì)亞聲速飛翼布局飛行器,通過(guò)添加展向三個(gè)翼段的上反角,拓展了傳統(tǒng)無(wú)尾飛翼布局橫航向穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的空間,并構(gòu)建一套基于渦格法(VLM)方法的橫航向穩(wěn)定性參數(shù)高效求解工具,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定性分析的自動(dòng)求解流程,證明了無(wú)尾飛翼布局飛機(jī)在大范圍的設(shè)計(jì)空間內(nèi)可以通過(guò)改變上下反角得到滿足橫航向穩(wěn)定品質(zhì)的方案�；诿嬖ň帉懜叱曀亠w行器氣動(dòng)估算程序,并針對(duì)鈍錐等外形進(jìn)行初步氣動(dòng)估算,所得結(jié)果與CFD計(jì)算結(jié)果吻合較好。使用氣動(dòng)估算程序進(jìn)行初步計(jì)算可以縮小樣本空間,提高優(yōu)化效率。確定樣本空間之后進(jìn)行氣動(dòng)布局優(yōu)化,將高超聲速飛行器橫航向穩(wěn)定性判據(jù)作為限制條件并進(jìn)行CFD精細(xì)化計(jì)算氣動(dòng)參數(shù),優(yōu)化后的外形升阻比相比初始外形提升了 5.58%。將優(yōu)化后的方案與引入橫航向穩(wěn)定性判據(jù)前的優(yōu)化相比較可以發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化方案排除了原有的下反布局的方案。進(jìn)一步說(shuō)明本文的優(yōu)化方案不但可以在保證流場(chǎng)品質(zhì)的前提下實(shí)現(xiàn)滿足最大升阻比的高超聲速飛行器優(yōu)化,而且優(yōu)化后的方案更加符合橫航向穩(wěn)定性要求。
【圖文】：

圖１．１高超聲速發(fā)展大事記逡逑然而，高超聲速飛行器發(fā)展并不是一帆風(fēng)順，２１世紀(jì)以來(lái)，人們經(jīng)歷了多次飛行試驗(yàn)逡逑的失敗，２００１年美國(guó)宇航局的Ｘ４３Ａ測(cè)試宣告失敗，此外還包括ＨＴＶ－２Ｃ圖１．２）［９］的兩逡逑敗、美國(guó)Ｘ－５１Ａ邋（圖１．３）和俄羅斯Ｙｕ－７１的三敗，其中美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究院對(duì)“ＨＴＶ－２”進(jìn)逡逑行的兩次試飛均因?yàn)闄M航向動(dòng)態(tài)失穩(wěn)而墜毀［１（）］，這些都充分表明人們對(duì)于高超聲速飛行器逡逑橫航向穩(wěn)定性問(wèn)題的認(rèn)識(shí)上還存在很多不足甚至是錯(cuò)誤，仍需要進(jìn)一步的探索。逡逑高超聲速飛行器領(lǐng)域的研究道理越是充滿荊棘，就越證明其未知與研究?jī)r(jià)值并存。高逡逑超聲速飛行器涉及的領(lǐng)域廣泛，包括氣動(dòng)力、熱、控制等專業(yè)和技術(shù)，，需要采用多學(xué)科優(yōu)逡逑化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確并且快速的數(shù)值計(jì)算方法，才能實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升氣動(dòng)性能，而現(xiàn)階逡逑段，無(wú)論是優(yōu)化設(shè)計(jì)方法還是數(shù)值計(jì)算方法均存在效率與精度上的不足，針對(duì)這些問(wèn)題

函數(shù)通過(guò)庫(kù)塔－茹科夫斯基后緣條件來(lái)確定。但是為了尋求滿足條件的源函數(shù)和渦函逡逑數(shù)，還依賴于計(jì)算能力的大力發(fā)展。逡逑面元法的求解流程知圖２．１，逡逑，枵飛行器的表？劃邐．確定奇點(diǎn)的強(qiáng)度分逡逑分為－定數(shù)邋Ｓ邋的網(wǎng)逡逑上分布待崹度■：邐行器灥逡逑待定位]的奇點(diǎn)逡逑圖２．１面元法求解流程逡逑面元可看作是由無(wú)限段連續(xù)分布的單位源強(qiáng)度為ｑ的線源構(gòu)成，則長(zhǎng)為ｄｓ的微元上逡逑面元強(qiáng)度為ｑｄｓ，其在流場(chǎng)中任意點(diǎn)Ｐ處的誘導(dǎo)速度為逡逑辦寺邐（２．４１）逡逑２兀ｒ逡逑ｒ?yàn)槲⒃c任意點(diǎn)Ｐ之間的距離，ｄｓ微段面元在點(diǎn)Ｐ處的擾動(dòng)速度位可表示為：逡逑ｄ（ｊ）邋＝邋－＾＾Ｉｎ邋ｒ邐（２．４２）逡逑２ｋ逡逑從ａ到ｂ將其積分可以得到擾動(dòng)速度位為逡逑ｃｊ＞邋＝邋＼ｂａ＾－＼ｎｒｄｓ邐（２．４３）逡逑Ｊ邋２ｋ逡逑由于點(diǎn)源強(qiáng)度即為穿過(guò)點(diǎn)源周圍的體積流量，所以總源強(qiáng)可以表示為逡逑Ｑ邋＝邋＼ｈａｑｄｓ邐（２．４４）逡逑與面元類似，可將面渦看作無(wú)限根單位強(qiáng)度為／的渦絲連續(xù)分布組成的，則長(zhǎng)為ｄｓ的逡逑微元上面元強(qiáng)度為／ｄｓ，其在流場(chǎng)中任意點(diǎn)Ｐ處的誘導(dǎo)速度為逡逑ｄｖ邋＝邋－＾－邐（２．４５）逡逑２ｎｒ逡逑ｒ?yàn)槲⒃c任意點(diǎn)Ｐ之間的距離
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V221.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李鋒;白鵬;葉川;劉強(qiáng);;臨近空間太陽(yáng)能飛行器關(guān)鍵基礎(chǔ)力學(xué)問(wèn)題研究[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2015年12期

2 葉川;李鋒;付義偉;孫凱軍;;臨近空間長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)特性及機(jī)理[J];宇航學(xué)報(bào);2015年11期

3 宋磊;楊華;顏旭峰;黃俊;;飛翼無(wú)增穩(wěn)條件下橫航向動(dòng)穩(wěn)定設(shè)計(jì)方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2015年11期

4 賈歡;孫秦;劉杰;;基于修正面元法的機(jī)翼靜氣動(dòng)彈性計(jì)算[J];計(jì)算物理;2014年01期

5 王志剛;羅俏;李偉;;升力式再入飛行器再入軌跡優(yōu)化研究[J];飛行力學(xué);2014年01期

6 艾俊強(qiáng);;典型高升阻比飛機(jī)氣動(dòng)布局及其發(fā)展[J];航空科學(xué)技術(shù);2013年04期

7 賀紅林;周翔;朱保利;余春錦;;基于非定常渦格法的撲翼飛行器氣動(dòng)特性優(yōu)化[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

8 孫沖;方群;王樂(lè);;基于泰勒展開(kāi)高次項(xiàng)修正的高超聲速飛行器動(dòng)態(tài)特性分析方法[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

9 邢永剛;唐碩;;高超聲速巡航飛行器縱向氣動(dòng)特性分析[J];火力與指揮控制;2011年02期

10 劉瑞江;張業(yè)旺;聞崇煒;湯建;;正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法研究[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2010年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 張波;;運(yùn)12F飛機(jī)航向靜穩(wěn)定性飛行試驗(yàn)和改進(jìn)分析[A];2015年第二屆中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集[C];2015年

2 張曙光;朱忠濤;陸艷輝;;翼身融合無(wú)尾客機(jī)布局橫航向飛行動(dòng)力學(xué)分析和控制設(shè)計(jì)[A];大型飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國(guó)航空學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 夏陳超;基于CFD的飛行器高保真度氣動(dòng)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[D];浙江大學(xué);2016年

2 劉燕斌;高超聲速飛行器建模及其先進(jìn)飛行控制機(jī)理的研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 倪倩蕓;基于改進(jìn)遺傳算法的多模式資源受限項(xiàng)目調(diào)度問(wèn)題研究[D];浙江工商大學(xué);2018年

2 李銳;高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化及橫航向穩(wěn)定性分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

3 張國(guó)鑫;飛翼飛機(jī)概念設(shè)計(jì)階段氣動(dòng)估算、可控性與飛行品質(zhì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 金雋;網(wǎng)格生成算法研究和軟件實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

5 高建力;高超聲速飛行器氣動(dòng)特性估算與分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

6 張麗娜;三維空間的拓?fù)淇梢暬投嗝骟w快速變形[D];江南大學(xué);2007年

7 呂麗麗;高超聲速氣動(dòng)熱工程算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2627071