1、隨著對戰(zhàn)斗機性能要求的不斷提高，過失速機動能力已經(jīng)成為下一代戰(zhàn)斗機的重要性能指標(biāo)之一。雖然關(guān)于過失速機動飛行中非定常氣動力的研究已進行多年，但是過去的研究，主要集中在飛行姿態(tài)快速變化產(chǎn)生的非定常氣動力上。然而，戰(zhàn)斗機在完成過失速機動飛行時，飛行速度也將產(chǎn)生較大變化，因此在研究戰(zhàn)斗機過失速機動飛行中的動態(tài)氣動特性時，考慮飛行速度變化產(chǎn)生的影響是十分必要的。 本文在南航非定常風(fēng)洞內(nèi)，以NACA0012翼型和三角翼模型為研究對象，借

2、助動態(tài)氣動力測量技術(shù)、動態(tài)壓力測量技術(shù)、流場顯示和PIV測量技術(shù)，對非定常自由來流中的二維翼型動態(tài)氣動特性，非定常自由來流中的靜態(tài)三角翼氣動特性，以及非定常自由來流與三角翼俯仰運動耦合作用下的動態(tài)氣動特性等，進行了詳細和系統(tǒng)的實驗研究。分析了來流速度脈動對氣動特性產(chǎn)生的影響，分別討論了對氣動特性產(chǎn)生影響的物理機制。應(yīng)用拓?fù)浞治龇椒ǎ治隽朔嵌ǔＷ杂蓙砹飨碌娜且砜臻g流場瞬時流線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最后，對實驗獲得的非定常氣動力數(shù)據(jù)進行了建模，分析

3、了考慮非定常自由來流影響的非定常氣動力數(shù)據(jù)對過失速機動飛行特性產(chǎn)生的影響。 非定常自由來流對靜態(tài)二維翼型氣動特性的影響研究表明，來流風(fēng)速以短周期脈動時，升力系數(shù)隨來流速度的減小而增加，來流風(fēng)速以長周期脈動時，升力系數(shù)則減小。這與翼型前緣形成的分離渦隨來流速度變化在翼面上駐留的時間有關(guān)。翼型俯仰運動與非定常自由來流耦合運動下的動態(tài)氣動特性研究結(jié)果表明，耦合運動下的升力系數(shù)的遲滯回線比單獨俯仰運動時擴大，最大升力系數(shù)的值比單獨俯仰

4、運動時增加。來流風(fēng)速的影響作用，在模型靜態(tài)失速攻角前后表現(xiàn)的最為明顯，這是因為來流風(fēng)速的減速使得模型動態(tài)運動過程中產(chǎn)生的前緣渦從翼型上的脫落過程進一步減緩。 非定常自由來流對靜態(tài)三角翼模型氣動特性的影響研究表明，來流減速和加速過程對三角翼背風(fēng)面空間流場結(jié)構(gòu)和強度產(chǎn)生的影響，是導(dǎo)致三角翼模型氣動特性產(chǎn)生變化的主要原因。對三角翼上流動結(jié)構(gòu)影響最顯著的，是當(dāng)前緣渦在翼面上發(fā)生破碎以后。而對于小攻角下的附著流動以及很大攻角下的完全分離

5、流動，三角翼上的流動結(jié)構(gòu)變化則表現(xiàn)的不明顯。通過對非定常自由來流變化過程中，翼面橫截面內(nèi)的瞬時流線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析表明，隨著來流風(fēng)速的減小，三角翼上的渦的破碎位置向下游移動，而來流風(fēng)速的加速過程又使渦的破碎位置提前。橫截面內(nèi)的流動拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化可以大致判斷前緣集中渦的破碎位置變化。 三角翼模型單獨俯仰運動的實驗研究表明，并不是在所有情況下模型的俯仰運動都會產(chǎn)生明顯的動態(tài)遲滯特性。產(chǎn)生較大動態(tài)遲滯特性的運動，是模型上的流動經(jīng)歷了多

6、種流動形態(tài)變化的運動，特別是在模型靜態(tài)失速攻角前后范圍內(nèi)的運動，此時減縮頻率的影響也最明顯。 來流風(fēng)速脈動與三角翼模型俯仰運動耦合作用的實驗研究表明，在小攻角附著流動和很大攻角完全分離流動的情況下，模型俯仰與來流脈動的耦合作用對模型氣動特性的影響并不是很明顯。而當(dāng)模型動態(tài)運動經(jīng)歷較大流態(tài)變化時，特別是在模型靜態(tài)失速攻角前后，來流風(fēng)速脈動使氣動特性的遲滯回環(huán)進一步擴大，并增大了模型的最大升力系數(shù)，推遲了動態(tài)失速攻角的出現(xiàn)。流動顯

7、示和PIV測量結(jié)果說明，模型上仰運動時，來流風(fēng)速的減速過程對前緣渦的破碎起到進一步的推遲作用，而來流風(fēng)速的加速過程則促進了前緣渦的破碎。 非定常氣動力數(shù)學(xué)模型的研究表明，不論是模糊邏輯模型還是基于模糊聚類分析的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對于多變量輸入輸出系統(tǒng)來說都是比較好的建模方法，有較強的預(yù)測能力。而模糊聚類分析方法則很好地解決了模型的結(jié)構(gòu)辨識問題，提高了計算速度。過失速機動中迎角定直飛行的仿真計算表明，考慮來流非定常變化的非定常氣