碟形飞行器纵向飞行品质

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第１２期王林林等：碟形飞行器纵向飞行品质１３８９
Ｘ４３．Ａ．ＬＳ…．本文结合实验数据，计算仿真以及试飞验证对碟形飞行器的纵向飞行品质进行研究，给出了其纵向气动性能，操稳特性等．
１气动特性分析
碟形飞行器的布局如图１所示，图２一图４是其升力、阻力和失速特性曲线．Ｃ。

，Ｃ。

分别为升力和阻力系数，ａ为迎角．，
０．８
Ｏ．７
Ｏ．６
Ｏ．５
Ｊｏ．４
Ｏ．３
Ｏ．２
Ｏ．１
Ｏ
．Ｏ．１了Ｓ翼型．使用Ｓ翼型是为了调整全机的焦点位置和平衡纵向力矩，以使其满足静稳定性，但空气动力作用在Ｓ翼型上翘的后缘上的气动力具有向下的分量，使得机翼整体升力减小．另外，后掠的气动布局，也使升力系数曲线斜率降低．
２）Ｃ。

在小迎角时很小，零升阻力系数仅为０．０１１２，这主要得益于其翼身融合的一体化设计，小的展长和后掠布局．
３）失速迎角２８。

，具有良好的大迎角升力性能．这是由于大厚度的碟体使气流产生很强的三维绕流从而产生了非线性涡升力．从图４可以看到，在整机失速之前，升力曲线有一转折点．这是由于碟体两侧小翼为薄翼，较早出现了失速，使整机的升力曲线发生了弯折．
图１碟形飞行器外形２纵向飞行品质
图３ＣＤ－５曲线
盘／（。

）
图４失速特性曲线
通过曲线可以看出：
１）ＣＬ－ａ曲线斜率较低，这主要是由于采用２．１纵向静稳定性
碟形飞行器的纵向静稳定性取决于重心的配置和翼型选择．由于重心的配置受制于结构重量，解决静稳定性问题大多通过翼型的选择来实现．常用的方法是采用Ｓ翼型或者进行机翼扭转＂ｏ．扭转机翼使碟体的加工变得复杂，多种不同的扭转状态也使实验任务量增大，增长研究周期和增加成本，因此碟形飞行器采用ｓ翼型来使飞行器实现静稳定，其静稳定性曲线如图５所示．
图５静稳定性曲线（ａ＝一２。

一１５０）
从图上可以看出，曲线斜率小于０，碟形飞行器具有正的静稳定裕度．俯仰力矩系数在正常迎角范围内随升力系数基本呈线性变化．
２．２主要纵向气动导数
表１给出了碟形飞行器与常规布局飞机Ｂ７４７，某ＦＷＸｌ飞翼归。

纵向气动导数的对比．碟形飞行器的纵向气动导数与常规布局飞机相比，具有以下特点：
１）升力系数曲线斜率Ｃｋ低于常规飞机．但与同翼载的常规飞机相比，碟形飞行器具有更大
的升力面积，因而能提供更大的升力；　万方数据
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第１２期王林林等：碟形飞行器纵向飞行品质１３９１
Ｚ。

＋ＶＭ。

＋ＶＭｚ＋√△＾ｓ２２————万——一
如果要位于左半Ｓ平面，则需要满足：
ｌＺ。

＋ＶＭ。

＋ＶＭ二Ｉ＞压（１１）（１２）
那么，根ｓ：位于左半Ｓ平面的条件应为
肘。

Ｚ。

＞ＶＭ。

（１３）通常情况下导数』Ｉｆ。

和ｚ。

均为负值，飞行速度为正值，只要Ｍ。

＜０，那么纵向短周期模态就是稳定的．而其符号取决于Ｃ。

，所以Ｃ。

决定着短周期运动稳定与否．
碟形飞行器纵向静稳定，Ｃ。

＜０，所以其短周期模态稳定．而ＦＷＸｌ的Ｃ。

＞０，是静不稳定的，其短周期运动发散．
碟形飞行器的纵向模态特性如表３所示．
表３纵向运动的模态特性
模态周期／ｓ半衰期／ｓ无阻尼角频率／（ｔａｄ·ｓ“）阻尼比
２）短周期模态分析
从表３可以看到，碟形飞行器在参考飞行状态下的短周期阻尼比ｆ．。

为０．４４４６，短周期响应表现为有阻尼的振荡，满足飞行安全标准的１级飞行品质¨¨要求．飞行器在升降舵脉冲偏转时的迎角变量Ａａ和俯仰角速度变量△ｇ的时间响应曲线如图６，图７所示，其短周期特征明显．
勺
秭
司
图６迎角变量时间响应
图７俯仰角速度变量时间响应
（１４）
根据文献［１１］对航行阶段短周期的频率要求，碟形飞行器巡航状态的操纵期望参数达到１级品质标准．
３）长周期模态分析
图８和图９为升降舵脉冲偏转时平飞速度变量ＡＶ和俯仰角变量Ａ０的时间响应曲线，都呈现出长周期特性．长周期阻尼比ｆ。

＝０．０３２７，能够满足２级飞行品质要求…１．
＾
＇
目
釜
司
Ｏ．０６
０．０４
０．０２
Ｏ
－０．０２
－０．０４
－０．０６
－０．０８
０１００２００３００４００５００
ｆ／ｓ
图８平飞速度变量时间响应
Ｏ１００２００３００４００５００
ｆ／ｓ
图９俯仰角变量时间响应
对长周期模态进行简化分析，可以得到‘１０１：
∞。

，ａ盘Ｖ（１５）长周期固有角频率∞。

与空速成反比，本文主要研究的是碟形飞行器在低速情况下的飞行品质，因此空速小，埘。

较大，在图８，图９中，速度和俯仰角变量的振荡看上去较为频繁．
２．４模型试飞
为了验证碟形飞行器的飞行品质和气动性能，对碟形飞行器进行了试飞实验（见图１０）．
图１０翼展３．６ｍ验证机试１毛照片
（下转第１３９７页）３
２
●
Ｏ
ｄ
五
４
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碟形飞行器纵向飞行品质
作者：王林林， 高歌， Wang Linlin， Gao Ge
作者单位：北京航空航天大学,航空发动机气动热力重点实验室,北京,100191
刊名：
北京航空航天大学学报
英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS
年，卷(期)：2008,34(12)
被引用次数：1次
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本文链接：/Periodical_bjhkhtdxxb200812005.aspx。