论文摘要：近距耦合鸭式布局动态机动中涡系干扰机理的数值研究

    飞行器在机动中的动态失速与气动力迟滞现象是近来气动研究的重点之一，尤其是针对以三角翼为代表的利用旋涡流动的布局。本文针对近距耦合鸭式布局在动态机动中的涡系干扰机理进行数值研究，旨在剖析鸭式布局分别在俯仰和滚转两个单一自由度下模拟机动运动时，其涡系干扰现象受动态运动产生的差异及机理，从而解释气动力的迟滞变化。并且与已较为充分了解的单三角翼动态现象进行对比，给出如减缩频率等运动强度参量对动态流场的影响，希望对鸭式布局战斗机的设计提供参考。

    本文在布局俯仰和滚转两个自由度下的研究相对独立。其中俯仰自由度下的研究内容主要有以下几方面：

    （1）剖析鸭式布局在受迫俯仰动态过程中涡系干扰与静态的异同，尤其考察大迎角下翼面有涡破裂发生的情况，得出俯仰动态中涡破裂及旋涡发展的演化规律。

    （2）得出鸭式布局在俯仰机动中气动力迟滞变化规律，并通过流场研究解释机理。

    （3）揭示角速率等俯仰运动强度参量对涡系干扰及气动力的影响规律。

    （4）在布局俯仰运动中加入鸭翼偏转，更为真实地模拟现实飞行，得出在俯仰动态中偏转鸭翼对涡系干扰及气动力的影响规律。

    在滚转自由度下的主要研究内容有：

    （1）阐明鸭式布局受静态侧滑时的气动特性和涡系干扰差异，阐述鸭式布局在不同迎角下的静稳定性特点及其成因。

    （2）剖析鸭式布局在受迫滚转动态过程中涡系干扰现象出现的变化，尤其是在大迎角情况下进行滚转运动。

    （3）揭示减缩频率等滚转运动强度参量对涡系干扰及气动力的影响规律。

    本文在两个自由度的研究中均有较为新颖的发现。结果表明鸭式布局俯仰运动时，上仰运动能延迟主翼涡的破裂，而下俯运动则有利于主翼涡受鸭翼涡诱导从完全分离流中恢复。与单三角翼相比鸭式布局能在更大的迎角范围保持主翼涡的存在，使其气动力迟滞变化规律对机动飞行更有利。本文认为由俯仰运动产生的等效洗流作用及其在鸭翼和主翼上的方向差异对涡系干扰起主要影响作用。上仰时虽然鸭翼涡与主翼涡的距离更近，但鸭翼受等效下洗使鸭翼涡变弱，造成在高频俯仰时鸭式布局的增升效果降低；下俯时鸭翼涡受等效上洗增强，加强对主翼内侧的下洗，使鸭式布局主翼涡恢复现象的频率特性与单三角翼相反。

    侧滑对鸭式布局的旋涡流动及气动特性有非常明显的影响，会造成非对称的涡系干扰效果，在侧滑的背风侧增强而迎风侧削弱。在滚转运动中，布局产生的滚转力矩方向始终与转动方向相反，气动力起阻碍作用。滚转运动中的流场受交变的等效迎角、侧滑角及转动引起的等效洗流共同作用，其中等效侧滑角和洗流的作用引起流动的左右非对称，后者则是迟滞现象的主要原因。在滚转过程中，单侧的涡系干扰受到等效侧滑角和等效洗流交替的增强与削弱、双重增强与双重削弱作用，而另一侧所受影响始终相反。滚转运动的减缩频率主要通过等效洗流的强度影响涡系干扰和气动力的迟滞变化。

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