基于电动分布式动力布局飞行器实验研究

发布时间：2020-04-09 18:01

【摘要】：分布式动力布局机翼是指在机翼前缘或上表面尾缘分布动力的一种机翼。相较于常规动力布局机翼,分布式动力布局能够提高飞机的气动效率,具有较好的短距起降能力以及在大攻角飞行状态下的稳定性。而串列翼布局通过前后布置两个机翼在有限展长条件下具有更大的翼面积,获得更高的升力。但串列翼前翼对后翼的影响会导致后翼气动效率降低,因此可以通过将分布动力布局应用于串列翼设计优化,达到改善串列翼气动特性的目的。本研究在对分布动力机翼及串列翼气动特性的研究基础上,通过改变各结构和动力参数获得分布动力串列翼在本次设计条件下的最优参数。利用天平测力系统获取了分布动力布局机翼螺旋桨的拉力系数、高度、间距及螺旋桨正反转对机翼气动特性作用的规律。然后通过表面压力测量获取了不同截面及机翼表面整体的压力分布特性,螺旋桨与机翼作用改变机翼面的压力分布进一步解释了导致机翼气动特性变化的原因。最后通过利用粒子图像测速技术研究螺旋桨后不同截面的空间流场特性,进一步了解螺旋桨滑流带来的流场复杂化现象。接下来对三个主要结构参数对串列翼布局飞行器前后翼相互干扰进行研究分析,获得不同参数对串列翼气动特性作用的规律。进一步对前后翼之间空间流场分布进行研究,得出前翼尾流对后翼干扰是造成后翼气动效率低的主要原因。再利用分布动力布局的研究规律,将不同动力布局的串列翼进行气动特性的对比,获得设计参数条件下最优的串列翼动力布局方式。最后以风洞试验数据为参考设计了串列翼实飞模型,验证了分布动力串列翼的可行性。研究结果表明:分布动力布局能有效提升升力系数,推迟失速攻角,甚至在40°不出现明显失速现象。滑流造成的机翼表面压力剧烈变化是改变机翼气动特性的原因。针对本次设计参数条件下,前翼在上,后翼在下,动力分布在后翼上的布局能获得更高的升力。
【图文】：

1.8 万公里的海岸线，不仅南北跨距很大，毗邻防力量不易到位，造成我国的海洋权益被严重侵长的海岸线从北到南，，我们在南海、东海和黄海而且还面临其他大国插手争端的现实。，中国首艘航空母舰“辽宁舰”在万众瞩目中正 12 个拥有航空母舰的国家。面对着“ 辽宁舰”到了进一步发展，正由近海防御逐步向纵深进发，，我国海军飞行员驾驶国产歼-15 舰载机在航空舰意义重大，标志着“辽宁舰”正式成为了真正形成战斗力，不仅需配有先进的舰载机电设备、同功能的舰载机战斗群，如反潜直升机、预警机、机与航母舰载机的需求相比还远远不足[2]。同时起飞，因此，具备短距起降甚至垂直起降性能的群的一种迫切需求。

[5]。图1.3 分布式动力的超音速概念飞机 图1.4 X-57 电动螺旋桨分布式飞机分布式推进是一种新的概念，可以改变未来飞机和发动机的设计。这个概念有可能打开集成机身推进系统的设计空间，并允许开发新的协同技术。分布动力布局可以给飞机设计提供一个范例转变，推进系统可以直接影响机身的设计和配置在很大程度上取决于所考虑的机身概念、推进系统的结构和详细的安装。这个概念带来的飞机设计上的灵活性能适应不同类型飞机的设计和操作要求[6]。近些年，随着电动机技术的快速发展，使分布式动力概念飞行器从微型飞行器到小型无人机再到轻型电动载人机的应用变成了可能。小型分布式电推进飞机所需推进功率在数十至数百千瓦级别，该功率等级的电池、电机、电力电子与系统控制技术相对成熟。而对于中大型电动分布动力推进飞机则需要兆瓦级电机和功率变换器，因此混合电推进系统成为了最为合理的选
【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】：2019
【分类号】：V211.41

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本文编号：2621079