应用OFI和Preston管测量亚跨声速摩擦应力

刘志勇, 李建强, 高荣钊, 陶 洋, 梁锦敏, 张长丰

(中国空气动力研究与发展中心 高速空气动力研究所, 四川 绵阳 621000)

0 引 言

在飞机设计中，摩擦阻力是需要被重点考虑的因素。根据Schrauf的分析，现代宽机身大型民机在巡航状态时的摩擦阻力占到了总阻力的50%左右。因此，经济高效的民机离不开摩擦阻力的精细化设计。在CFD研究中，由于摩擦阻力比表面压力更加难以准确预测，其常被作为评估湍流模型好坏的关键数据之一。

在实际测量中，一般通过测量各点的摩擦应力来获得总的摩阻特性。准确的摩擦应力数据在工程和科研方面有着强烈需求。近几十年来，摩擦应力测量技术得到了快速发展。多种表面摩擦应力测量方法，如Preston管、Stanton管、油膜干涉法(Oil Film Interferometry，OFI)、剪切液晶和MEMS等，被一一建立和应用。得益于丰富的数据库和成熟的校准技术[2-4]，Preston管被认为是可信度高且操作不太复杂的摩擦应力测量方法，得到了广泛应用[5-6]；但受制于技术本身，其点测量和接触式测量的缺点突出。而OFI是一种非接触式、无需校准、能发展成面测量的方法，近年来在多座风洞中得到了长足发展[7-10]。

中国空气动力研究与发展中心在高超声速风洞中开展了OFI应用[11-12]，部分国内单位也在低速风洞中建立了OFI技术[13-14]，但在亚跨声速范围的应用还很少。近年来，随着层流流动控制技术的迅速发展，需要将OFI技术向亚跨声速领域拓展。首先，需要采用一种成熟的摩擦应力测量技术，在亚跨声速范围对OFI的精准度进行检验；……