1、編隊(duì)飛行是自然界中大型鳥(niǎo)類在長(zhǎng)途遷徙中常用的方式。人類很早就注意到了這一現(xiàn)象，早在一個(gè)世紀(jì)前，國(guó)外學(xué)者就使用升力線理論對(duì)三只鳥(niǎo)的編隊(duì)飛行做了分析，指出鳥(niǎo)類編隊(duì)飛行具有空氣動(dòng)力學(xué)上的優(yōu)勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，編隊(duì)飛行在人類飛行活動(dòng)中出現(xiàn)得越來(lái)越頻繁，如戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)飛行，運(yùn)輸機(jī)編隊(duì)飛行。最典型的編隊(duì)飛行方式是空中加油過(guò)程。在日益追求燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的今天，除了不斷提高飛機(jī)的氣動(dòng)性能外，人們將目光轉(zhuǎn)向了仿生學(xué)——利用編隊(duì)飛行進(jìn)行節(jié)能和增加航程

2、。國(guó)外在這方面進(jìn)行了許多理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要是線性理論分析和位勢(shì)流計(jì)算、低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)以及飛行實(shí)驗(yàn)，對(duì)編隊(duì)飛行的減阻機(jī)理有了較深的認(rèn)識(shí)。但目前國(guó)內(nèi)這方面的研究還較少，主要集中在編隊(duì)飛行控制方法研究方面，使用的是位勢(shì)流模型，對(duì)編隊(duì)飛行的減阻機(jī)理研究較少，編隊(duì)隊(duì)形參數(shù)的獲取也十分粗糙。
　　本文研究了長(zhǎng)機(jī)尾渦流與僚機(jī)的氣動(dòng)耦合作用，深入分析了編隊(duì)飛行對(duì)僚機(jī)的減阻機(jī)理;建立僚機(jī)氣動(dòng)力系數(shù)的響應(yīng)面模型，以僚機(jī)相對(duì)長(zhǎng)機(jī)的位置參數(shù)為自變量，以僚

3、機(jī)的升阻比為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)僚機(jī)位置參數(shù)做優(yōu)化研究;利用響應(yīng)面模型分析了位置參數(shù)對(duì)僚機(jī)升阻比的影響，在典型站位進(jìn)行了位置參數(shù)的穩(wěn)定性分析;開(kāi)展了低速風(fēng)洞測(cè)力實(shí)驗(yàn)和PIV流場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)位置參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了驗(yàn)證。主要內(nèi)容如下:
　　1.用位勢(shì)流的方法，將長(zhǎng)機(jī)的尾渦流簡(jiǎn)化為一對(duì)向內(nèi)反向旋轉(zhuǎn)的半無(wú)限長(zhǎng)渦絲，以僚機(jī)相對(duì)長(zhǎng)機(jī)的位置參數(shù)為自變量，采用奧森渦模型計(jì)算僚機(jī)位置的誘導(dǎo)速度，獲得僚機(jī)的有效迎角，建立僚機(jī)升力、阻力增量模型。通過(guò)該模型分

4、析了位置參數(shù)對(duì)升力和阻力的影響，并與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　2.利用CFD方法對(duì)飛翼構(gòu)型的單機(jī)尾渦流演化過(guò)程進(jìn)行研究，分析其尾渦流的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)飛翼構(gòu)型的三機(jī)領(lǐng)頭模式編隊(duì)飛行做氣動(dòng)耦合計(jì)算，探討編隊(duì)飛行的減阻機(jī)理。
　　3.采用網(wǎng)格變形技術(shù)實(shí)現(xiàn)隊(duì)形參數(shù)的改變，建立僚機(jī)氣動(dòng)力系數(shù)隨位置參數(shù)變化的Kriging響應(yīng)面模型，利用基于EI函數(shù)的EGO優(yōu)化方法尋找僚機(jī)氣動(dòng)性能最佳的位置，基于Kriging模型對(duì)僚機(jī)的位置