留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

跨声速副翼效率高精度静弹分析及试飞验证

何飞 杨超 但聃 刘海 王明

何飞, 杨超, 但聃, 等 . 跨声速副翼效率高精度静弹分析及试飞验证[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 457-463. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0202
引用本文: 何飞, 杨超, 但聃, 等 . 跨声速副翼效率高精度静弹分析及试飞验证[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 457-463. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0202
HE Fei, YANG Chao, DAN Dan, et al. High-accuracy static aeroelastic analysis of fighter's transonic aileron efficiency and test flight verification[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 457-463. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0202(in Chinese)
Citation: HE Fei, YANG Chao, DAN Dan, et al. High-accuracy static aeroelastic analysis of fighter's transonic aileron efficiency and test flight verification[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 457-463. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0202(in Chinese)

跨声速副翼效率高精度静弹分析及试飞验证

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0202
详细信息
    作者简介:

    何飞, 男, 博士研究生, 高级工程师。主要研究方向:静气动弹性、飞行载荷

    杨超, 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:飞行器设计、气动弹性力学、飞行动力学

    通讯作者:

    何飞, E-mail:hefei1073@163.com

  • 中图分类号: V221.3

High-accuracy static aeroelastic analysis of fighter's transonic aileron efficiency and test flight verification

More Information
  • 摘要:

    跨声速副翼效率一直是静弹分析领域的热点和难点问题之一。目前,基于计算流体力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)耦合的高精度静弹分析方法用于此类问题时还存在网格变形鲁棒性以及分析结果缺乏有效验证等问题。针对上述问题,提出了基于虚拟网格及虚拟位移的网格变形方法,对于迭代中出现的非物理振荡、非一致收敛问题,采用了松弛迭代以及部件载荷综合残差收敛方法。基于上述方法,分析了某型战斗机的跨声速(Ma=0.95)副翼效率,给出了静弹变形对翼面激波位置、激波强度、压力分布的影响以及副翼效率的弹性修正系数。为验证分析结果,开展了静弹试飞辨识,两者吻合良好,表明本文所提方法可以满足复杂构型跨声速副翼效率高精度静弹分析的需求,对于提高静弹工程设计能力具有重要意义。

     

  • 图 1  机翼非结构混合气动网格

    Figure 1.  Non-structural hybrid aerodynamic mesh of wing

    图 2  机翼动力学有限元模型

    Figure 2.  Dynamic finite element model of wing

    图 3  机翼表面网格变形情况

    Figure 3.  Deformation of wing surface mesh

    图 4  虚拟点的设置

    Figure 4.  Dummy grids setting

    图 5  虚拟点对空间网格变形的影响

    Figure 5.  Influence of dummy grids on space mesh deformation

    图 6  不同收敛判据比较

    Figure 6.  Comparison of different convergent criterions

    图 7  刚性气动力计算值与试验值的比较

    Figure 7.  Comparision of rigid aerodynamics between calculation and test values

    图 8  机翼气动网格变形

    Figure 8.  Aerodynamic mesh deformation of wing

    图 9  机翼上表面变形前后压力分布比较 (δA=5°)

    Figure 9.  Comparison of pressure contour of wing's upper surface before and after deformation (δA=5°)

    图 10  副翼剖面压力系数分布比较 (δA=5°)

    Figure 10.  Comparison of aileron's section pressure coefficient distribution (δA=5°)

    图 11  机翼上表面变形前后压力分布比较 (δA=-5°)

    Figure 11.  Comparison of pressure contour of wing's upper surface before and after deformation (δA=-5°)

    图 12  副翼剖面压力系数分布比较 (δA=-5°)

    Figure 12.  Comparison of aileron's section pressure coefficient distribution (δA=-5°)

    图 13  副翼效率静弹修正系数与试飞辨识结果的比较

    Figure 13.  Comparison between static aeroelastic correction coefficient of aileron efficiency and test flight identification results

  • [1] BOEHM B, FLICK P, SANDERS B, et al.Static aeroelastic response predictions of the active aeroelastic wing (AAW) flight research vehicle:AIAA-2001-1372[R].Reston:AIAA, 2001.
    [2] HEEG J, SPAIN C V, FLORANCE J R, et al.Experimental results from the active aeroelastic wing wind tunnel test program:AIAA-2005-2234[R].Reston:AIAA, 2005.
    [3] WISEMAN C D, SILVA W A, SPAIN C V, et al.Transonic-small-disturbance and linear analyses for the active aeroelastic wing program:AIAA-2005-1995[R].Reston:AIAA, 2005.
    [4] LEE D H, BALDELLI D H, LINDSLEY N J, et al.Static aeroelastic and open-loop aeroservoelastic analyses for the F/A-18 AAW aircraft:AIAA-2007-2135[R].Reston:AIAA, 2007.
    [5] 张伟伟, 高传强, 叶正寅.气动弹性计算中网格变形方法研究进展[J].航空学报, 2014, 35(2):303-319. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKXB201402002.htm

    ZHANG W W, GAO C Q, YE Z Y.Research progress on mesh deformation method in computational aeroelasticity[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2014, 35(2):303-319(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKXB201402002.htm
    [6] 张来平, 邓小刚, 张涵信.动网格生成技术及非定常计算方法进展综述[J].力学进展, 2010, 40(4):424-447. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LXJZ201004006.htm

    ZHANG L P, DENG X G, ZHANG H X.Reviews of moving grid generation techniques and numerical methods for unsteady flow[J].Advances in Mechanics, 2010, 40(4):424-447(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LXJZ201004006.htm
    [7] PRANANTA B B, MEIJER J J.Transonic static aeroelastic simulations of fighter aircraft:NLR-TP-2003-187[R].Toronto:[s.n.], 2003.
    [8] FRANK R.Scattered data interpolation:Tests of some methods[J].Mathematics of Computation, 1982, 38(175):181-200. https://www.researchgate.net/publication/238834111_Scattered_Data_Interpolation_Tests_of_Some_Method
    [9] 林言中, 陈兵, 徐旭.径向基函数插值方法在动网格技术中的应用[J].计算物理, 2012, 29(2):191-197. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSWL201202006.htm

    LIN Y Z, CHEN B, XU X.Radial basis function interpolation in moving mesh technique[J].Chinese Journal of Computational Physics, 2012, 29(2):191-197(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSWL201202006.htm
    [10] 贾欢, 孙秦.基于径向基函数的动网格技术应用研究[J].机械科学与技术, 2013, 32(4):510-513. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXKX201304009.htm

    JIA H, SUN Q.Analyzing dynamic grid based on radial basis function[J].Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2013, 32(4):510-513(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXKX201304009.htm
    [11] ALLEN C B, RENDALL T C S.Unified approach to CFD-CSD interpolation and mesh motion using radial basis functions:AIAA-2007-3804[R].Reston:AIAA, 2007.
    [12] SHENG C H, ALLEN C B.Efficient mesh deformation using radial basis functions on unstructured meshes[J].AIAA Journal, 2013, 51(3):707-720. doi: 10.2514/1.J052126
    [13] RENDALL T C S, ALLEN C B.An efficient fluid-structure interpolation and mesh motion scheme for large aeroelastic simulations:AIAA-2008-6235[R].Reston:AIAA, 2008.
    [14] 王刚, 雷博琪, 叶正寅.一种基于径向基函数的非结构混合网格变形技术[J].西北工业大学学报, 2011, 29(5):784-788. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBGD201105031.htm

    WANG G, LEI B Q, YE Z Y.An efficient deformation technique for hybrid unstructured grid using radial basis functions[J].Journal of Northwestern Polytechnical University, 2011, 29(5):784-788(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBGD201105031.htm
    [15] 谢亮, 徐敏, 张斌, 等.基于径向基函数的高效网格变形算法研究[J].振动与冲击, 2013, 32(10):141-145. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201310027.htm

    XIE L, XU M, ZHANG B, et al.Space points reduction in grid deforming method based on radial basis functions[J].Journal of Vibration and Shock, 2013, 32(10):141-145(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201310027.htm
  • 加载中
图(13)
计量
  • 文章访问数:  938
  • HTML全文浏览量:  128
  • PDF下载量:  639
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-15
  • 录用日期:  2016-06-12
  • 网络出版日期:  2017-03-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答