基于翼面压力的飞行器气动力感知技术与自由飞验证

陈尹,顾蕴松,*,孙之骏,黄紫

1. 南京航空航天大学 航空宇航学院,南京 210016 2. 沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司,扬州 225002

飞行器在大迎角状态下,其表面附着与分离、旋涡生成与破裂、非对称涡的产生等复杂流动会产生难以预测的非定常气动力,导致诸如抖振、机翼摇滚、航向发散等非指令飞行运动出现。非指令运动会随飞行器的布局形式、来流条件、飞行工况的变化而呈现各不相同的运动方式,这种随机特性严重影响了飞行器的操控性能[1]。

Nelson和Pelletier[2]就非指令运动现象指出：“飞机在早期设计阶段无法预测这些现象的起始与严重程度,大部分的非指令运动现象往往需要在试飞阶段才能发现。”美国“超级大黄蜂”F/A-18 E/F机型就曾在试飞阶段出现非指令性的机翼摇滚(Wing Rock)和掉翼(Wing Drop)现象,这使得飞行员无法在跨声速飞行包线中实现稳定盘旋与精确跟踪。为此,美国NASA与NAVAIR通过AWS(Abrupt Wing Stall)项目[3-5],历时5年提出了跨声速FTR(Free-To-Roll)试验技术[6],并改进了非线性现象的模拟方法,解决了F/A-18 E/F机型这一非指令滚转运动问题。但遗憾的是,AWS项目仅能为飞机构型提供横向飞行品质的评估,仍无法帮助设计单位在飞机早期设计阶段避免该问题的发生。在国内,邓学蓥团队[7-9]提出了以人工微扰动为主的抑制大迎角机头偏离和机翼摇滚等非指令运动的控制技术,并指出：针对非指令运动问题,“应充分研究所设计布局的大迎角流动形态及其相应的非指令运动的形态”[1]。

飞行器绕流的状态决定了其受到的气动力/力矩,进而决定了其运动状态。……