一种无舵飞行验证机的气动特性研究与试飞验证

发布时间：2017-10-14 19:08

  本文关键词：一种无舵飞行验证机的气动特性研究与试飞验证

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【摘要】：常规飞行器都是依靠舵面进行飞行姿态控制,但是传统舵面会带来隐身性降低、结构重量大、检修维护繁琐等诸多问题。为了对常规飞行器的气动性能进行改善,本文以环量控制为技术手段取代了舵面,设计和试飞了一款完全无舵面的飞行器。论文首先简要介绍了常规舵面的作用与缺陷,国内外在无舵面试飞领域的研究以及环量控制技术在航空领域的应用。之后,设计了一套可实现上下吹气的环量控制装置用于替代传统舵面,测定了其主要特性参数,通过研究其流场特性分析了作用机理。然后,进行了无舵面飞行器载机的设计,确定了构型参数。制作了无舵面飞行器缩比模型,进行了风洞实验,测定了该飞行器的常规气动参数。在此基础上进行了整机常规舵面舵效实验,得到了该构型飞行器的常规舵面控制规律。之后制作了内埋了环量控制装置的无舵面机翼,通过与同尺寸带舵面机翼的对比实验得出结论:在10m/s风速下,无舵面机翼最大可以产生50°的副翼舵效和10°的升降舵效;该环量控制无舵面机翼可有效帮助无舵面飞行器改出巡航配平状态;该环量控制无舵面机翼在上下同时吹气时可以改变偏航力矩,具有取代方向舵的潜力。最后,进行了气动建模和气动参数估算,利用实验数据对无舵面飞行器进行了飞行仿真,初步验证环量控制装置的有效性。搭建了无舵面试飞验证平台,试飞验证了本文设计的环量控制装置可有效替代舵面对飞行器飞行姿态进行操控,帮助飞行器实现完全无舵面飞行。
【关键词】：无舵面 飞行控制 环量控制 舵效 试飞
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.4;V217
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 常规舵面简介14-15
• 1.2 国内外关于无舵面试飞的研究15-17
• 1.3 环量控制技术的研究17-20
• 1.4 本文的主要研究工作20-21
• 1.4.1 研究任务20
• 1.4.2 本文主要研究内容20-21
• 第二章 实验设备和方法21-25
• 2.1 实验风洞21-22
• 2.2 流动显示测量系统22-24
• 2.3 气动力、力矩测量系统24-25
• 第三章 环量控制装置设计与研究25-38
• 3.1 环量控制装置设计25-28
• 3.2 环量控制装置参数标定28-29
• 3.3 环量控制装置的气动特性研究29-37
• 3.3.1 环量控制装置气动力测量29-32
• 3.3.2 不同电流输入的PIV流场研究32-33
• 3.3.3 上下同时吹气的PIV流场研究33-34
• 3.3.4 不同迎角下的PIV流场研究34-36
• 3.3.5 巡航速度∞ = 15/时的PIV流场研究36-37
• 3.4 小结37-38
• 第四章 无舵面飞行器设计与研究38-56
• 4.1 无舵面飞行器构型设计38-39
• 4.2 基无舵面飞行器全机气动特性39-41
• 4.2.1 不同风速下的测力结果39-40
• 4.2.2 不同鸭翼安装角的测力结果40-41
• 4.3 全机普通舵面舵效实验41-43
• 4.4 环量控制装置舵效分析43-55
• 4.4.1 用于研究环量控制装置舵效的模型43-46
• 4.4.2 环量控制副翼激励器的控制效果分析46-48
• 4.4.3 环量控制副翼激励器的阻力特性48
• 4.4.4 环量控制升降激励器的控制效果48-51
• 4.4.5 环量控制升降激励器的升力特性51-52
• 4.4.6 环量控制升降激励器对升阻比的影响52-53
• 4.4.7 环量控制装置改出配平及偏航效果53-54
• 4.4.8 环量控制副翼和升降激励器联合控制效果54-55
• 4.5 小结55-56
• 第五章 飞行仿真与试飞56-73
• 5.1 基于Datcom的气动数据估算56-60
• 5.1.1 Datcom估算软件简介56-57
• 5.1.2 建立估算模型57-60
• 5.2 基于MATLAB的飞行器飞行控制仿真60-65
• 5.2.1 飞行仿真过程简介60-61
• 5.2.2 无舵面飞行器滚转仿真结果61-63
• 5.2.3 无舵面飞行器俯仰仿真结果63-65
• 5.3 无舵面试飞验证65-72
• 5.3.1 试飞验证数据采集平台介绍65-66
• 5.3.2 试飞过程及分析66-70
• 5.3.3 试飞数据分析70-72
• 5.4 小结72-73
• 第六章 结论与展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 郑无计;张登成;张艳华;曾志敏;;超临界翼型射流环量控制的数值计算[J];航空计算技术;2014年03期

2 杜海;史志伟;耿玺;魏德宸;;等离子体激励器对微型飞行器横航向气动力矩控制的实验研究[J];航空学报;2012年10期

3 程玉庆;焦予秦;;喷气吹气襟翼对翼型气动性能影响研究[J];航空计算技术;2006年01期

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本文编号：1032663