ZY彭开非常规布局摇滚试验
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《非常规布局摇滚试验》实验报告
姓名：彭开 学号：ZY1405221
北京航空航天大学 航空科学与工程学院
2014年12月
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引言
现代战斗机强调机动性和敏捷性，然而在大攻角飞行时，在失速迎角附近很可能会出现机翼摇滚现象。这是飞行器在大攻角下由气动力作用激发的滚摆现象，这种自激的滚摆运动不仅会造成升力的损失，而且由于纵横向自由度的耦合，严重影响了飞机的安定性和操纵性，大大的限制了飞机的机动性和敏捷性，缩小了飞行包线，而高机动性和敏捷性正是当代和未来战斗机的重要指标之一，研究战斗机的这种摇滚现象就显得尤为重要。
机翼摇滚运动主要表现为周期性的和大振幅滚转振荡或兼带有偏航的运动，它可能是一种极限环振荡形式。产生机翼摇滚的因素是多方面的，根本原因在于流动的非对称。通常与以下气动力现象有关，如滚转阻尼下降、飞行器前体涡、细长机翼前缘涡以及例缘涡诱导、气动力非线性、气动力滞后和激波诱导的分离等都可能引起机翼摇滚，在亚声速范围内，丧失滚转阻尼和气动迟滞可能是诱发机翼摇滚的主因。
为了学习和认识战斗机的机翼摇滚现象，“飞行器大迎角空气动力学”这门课程安排了非常规布局模型机翼摇滚试验的课程内容，并在北航D4风洞进行了相关的试验观察和测量。
1. 实验模型和设备
1.1. 实验模型
试验采用的模型由铝合金加工而成，模型整体长 680mm，展长 340mm，由杆式应变天平连接可变攻角的试验机构上。
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图1 实验模型的三视图
1.2. D4风洞
D4风洞是北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室，是一座低速、低湍流度、低噪声回流风洞。该风洞是北京航空航天大学为重点实验室投资建造的一座现代化低速风洞，于2001年5月正式启用，2003年初建成投入使用，拥有PSI9816、Agilent VXI、Scan2000和3D PIV等一系列先进的测量系统。该风洞主要用于研究生、本科生的教学实验；流体力学或空气动力学的基础性研究，如边界层流动、分离流动、复杂流动及非定常流动等各方面的实验研究；以及飞行器气动布局、细长体大迎角三维分离流、飞行器动态气动特性等方面的科学研究。
气动设计指标：
1.实验段尺寸：长度3.5m，宽度1.5m，高度1.5m，收缩比9 2.实验段风速：
V0?10~80m/s551.03?10~8.2?10，Re数：
3.实验段：闭口设计风速4.闭口实验段湍流度：
V0?80m/s，开口设计风速
V0?60m/s
??u'2/V0?0.08%oo????0.5;????0.3; 5.空间点气流偏角：
oo????0.1;????0.1; 平均气流偏角：
6.温度控制指标：设计风速1.3. 数据采集装置
V0?80m/s，
?Tmax?20o 连续运行半个小时
实验模型放置于攻角可调的运动机构上，支撑杆平行于模型的弦向，并与模型的尾部连接，支撑杆可以旋转或锁定。当锁定装置释放时，模型的滚转自由度被释放，并可通过采集装置实时测量模型的滚转角，通过微分运算可得模型的滚转角速度和滚转角加速度。
采集装置采集频率：128Hz
2. 实验目的与方法
试验利用一种类似于第四代战斗机的非常规布局模型，探索先进战斗机布局的机翼摇滚现象，为进一步的探索机翼摇滚的机理，提出削弱或控制机翼摇滚现象的技术手段奠定实验基础。
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