CN102829948B - 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法 - Google Patents

栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102829948B
CN102829948B CN201210315109.5A CN201210315109A CN102829948B CN 102829948 B CN102829948 B CN 102829948B CN 201210315109 A CN201210315109 A CN 201210315109A CN 102829948 B CN102829948 B CN 102829948B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lattice fin
wind tunnel
fin
grid
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210315109.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102829948A (zh
Inventor
秦永明
魏忠武
付增良
张江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Original Assignee
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA filed Critical China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority to CN201210315109.5A priority Critical patent/CN102829948B/zh
Publication of CN102829948A publication Critical patent/CN102829948A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102829948B publication Critical patent/CN102829948B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明公开了栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法，将栅格翼大比例缩比后的外形进行如下处理形成等效模型外形：将栅格数按第二比例减少，按所述第二比例增加栅格翼弦长和栅格翼筋板厚度；栅格翼的高度和宽度保持不变。本发明解决了在风洞试验时大比例缩比所遇到的加工和强度难题，同时能够准确模拟栅格翼的气动特性。

Description

栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法
技术领域
本发明属于风洞试验领域，特别是栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法。
背景技术
栅格翼是由众多薄的栅格壁镶嵌在边框内形成的空间多升力面系统。它在给定空间具有更佳的升力性能，且具有机构小巧、可折叠的优点，因此在飞行器上得到越来越多的应用。
20世纪50年代初，苏联就对栅格翼进行了理论和试验研究工作，同时开展了栅格翼的结构、强度、生产工艺的研究，形成一套设计方法。20世纪90年代初，美国对栅格尾翼在导弹上的应用特点做了充分的评估，并且在栅格翼气动方面的数值计算做了大量的工作，近年来开展了试验验证工作。国内自20世纪90年代初开始对栅格翼进行研究，并且已成功应用于神舟号宇宙飞船逃逸飞行器上。
由于美国等技术发达国家具有4m量级以上的大型超声速风洞，在进行栅格翼风洞试验时可以做到几何尺寸的完全缩比。但在国内目前的主要超声速风洞为0.6m和1.2m量级，栅格翼在进行几何缩比时，为了达到试验要求缩小比例很大，例如缩小20倍以上。这样的缩比如果仍进行完全几何缩比，会遇到以下几个方面的问题：
(1)缩比后栅格壁的厚度很小，有的甚至小于0.1mm，在模型加工工艺上很难实现；
(2)缩比后其结构强度无法满足试验要求，模型在高速气流中很容易被破坏；
(3)模型缩比后，边界层效应和实际模型有所差别造成气动特性模拟失真。
由于以上种种困难，国内尚没有栅格翼飞行器大比例缩比模型高速风洞试验的成熟方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法，解决了在风洞试验时大比例缩比所遇到的加工和强度难题，同时能够准确模拟栅格翼的气动特性。
本发明包括如下技术方案：
栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法，其特征在于，将栅格翼大比例缩比后的外形进行如下处理形成等效模型外形：将栅格数按第二比例减少，按所述第二比例增加栅格翼弦长和栅格翼筋板厚度；栅格翼的高度和宽度保持不变。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明在不改变栅格翼外轮廓尺寸的前提下，通过对栅格数、弦长和筋板厚度进行优化，在高速风洞进行试验时等效模拟其气动特性，同时解决了其大比例缩比所遇到的加工和强度难题，为中小型高速风洞开展栅格翼飞行器风洞试验铺平了道路。通过本发明研制的等效外形试验数据和原型试验数据的差别法向力在3％之内、轴向力在5％之内。
本发明主要应用于飞行器栅格翼在进行超声速风洞试验时，栅格翼进行大比例缩比后如何等效模拟其气动特性。
附图说明
图1为栅格翼大比例缩比后的原形示意图；其中图1a为主视图，图1b为左视图。
图2为本发明的等效模拟外形示意图；其中图2a为主视图，图2b为左视图。
图3为栅格翼的三维示意图。
图4为某栅格翼原形和等效外形气动特性试验比较曲线，其中横坐标为攻角，纵坐标为法向力。
图5为某栅格翼原形和等效外形气动特性试验比较曲线，其中横坐标为攻角，纵坐标为轴向力。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
本发明按照“受力面积相等原则”对栅格翼超声速气动特性进行等效模拟。将栅格翼大比例缩比后的外形进行如下处理：通过增加栅格间距t使得栅格数按一定比例减少，但需要保持栅格翼的高度h，宽度1不变，同时保持栅格四个边之间的角度不变。为了保证栅格翼法向力不变，需要保证其升力面积不变，在减小栅格数的同时，按比例增加栅格翼弦长b；为了保证栅格翼轴向力不变，需要保证其迎风面积不变，在减小栅格数的同时，按比例增加栅格翼筋板1厚度。所述比例要保证所形成的等效模型外形在加工和结构强度均可满足试验要求。
实施例
如图1所示为某栅格翼大比例缩比(例如缩小20倍)后的外形原型，栅格为16×16排列，栅格间距为1.3mm，弦长为2.75mm，栅格翼筋板1厚度为0.1mm，如此外形在工艺上很难加工，同时其结构强度很难满足试验要求；图2为采用本发明的方法后的等效模型外形，其栅格减少至4×4排列，其栅格间距为5.2mm，即为图1原型的四部；为了保证栅格翼轴向力不变，将栅格翼筋板厚度增加到0.4mm，即为原型的四倍，为了保证栅格翼法向力不变，将栅格翼的弦长增加到11mm，也为原型的四倍，等效模型在工艺上可以很容易实现，同时结构强度完全满足试验要求。
图4、图5为图1栅格翼原形和图2等效外形的气动特性试验比较曲线，由于栅格翼原型在缩比为1∶20时无法进行试验，故原型缩比选择1∶5，其等效外形的设计方法和上例相同。从试验结果可以看出，通过本发明研制的等效外形试验数据和实际外形试验数据的差别法向力在3％之内、轴向力在5％之内。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法，其特征在于，将栅格翼按第一比例缩小后的外形进行如下处理形成等效模型外形：将栅格数按第二比例减少，按所述第二比例增加栅格翼弦长和栅格翼筋板厚度；栅格翼的高度和宽度保持不变，同时保持栅格四个边之间的角度不变；所述栅格翼按第一比例缩比后的外形其工艺或结构强度无法满足风洞试验要求，所述第一比例为20倍以上。
CN201210315109.5A 2012-08-30 2012-08-30 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法 Active CN102829948B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315109.5A CN102829948B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315109.5A CN102829948B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102829948A CN102829948A (zh) 2012-12-19
CN102829948B true CN102829948B (zh) 2015-04-22

Family

ID=47333162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210315109.5A Active CN102829948B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102829948B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103162580B (zh) * 2013-03-05 2015-04-01 西北工业大学 一种超声速导弹的栅格翼
CN103592100A (zh) * 2013-10-30 2014-02-19 中国运载火箭技术研究院 一种栅格翼风洞试验模型缩比方法
CN104133926B (zh) * 2014-04-23 2017-06-16 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种弹性气动力特性综合分析方法
CN104176243B (zh) * 2014-09-01 2016-06-08 西北工业大学 可连续变倾角的飞行器升力产生装置
CN108216574A (zh) * 2017-12-21 2018-06-29 北京有色金属研究总院 一种梯度结构栅格翼
CN110657940B (zh) * 2019-09-12 2021-07-16 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种高升力翼型的结冰风洞试验混合模型及其设计方法
CN111006845B (zh) * 2019-12-27 2021-11-16 中国航天空气动力技术研究院 一种大缩比栅格舵高速风洞试验模拟方法
CN113247238B (zh) * 2021-06-24 2022-04-26 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种格栅翼及飞行器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005001647A1 (de) * 2005-01-13 2006-07-27 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Modellkühler für Windkanaluntersuchungen an Modellfahrzeugen
RU2339928C1 (ru) * 2007-03-19 2008-11-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ СО РАН) Калибровочная аэродинамическая модель для определения систематических погрешностей и способ определения систематических погрешностей
CN102221444A (zh) * 2011-04-07 2011-10-19 西北工业大学 一种调整机翼风洞吹风模型翼面的装置及调整方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005001647A1 (de) * 2005-01-13 2006-07-27 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Modellkühler für Windkanaluntersuchungen an Modellfahrzeugen
RU2339928C1 (ru) * 2007-03-19 2008-11-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ СО РАН) Калибровочная аэродинамическая модель для определения систематических погрешностей и способ определения систематических погрешностей
CN102221444A (zh) * 2011-04-07 2011-10-19 西北工业大学 一种调整机翼风洞吹风模型翼面的装置及调整方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任怀宇等.高超声速栅格翼气动特性研究.《宇航学报》.2010,第31卷(第1期),第44-49页. *
栅格翼外形特征对减阻影响的研究;邓帆等;《实验流体力学》;20110630;第25卷(第3期);第10-15页 *
格宽翼弦比对栅格翼气动特性的影响;陈少松等;《南京理工大学学报》;20051231;第29卷(第6期);第693-696页，尤其参见第693页最后一段以及第694页最后一段 *
陆中荣等.栅格翼空气动力特性的计算与分析.《北京航空航天大学学报》.1996,第22卷(第5期),第575-580页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102829948A (zh) 2012-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102829948B (zh) 栅格翼超声速风洞试验大比例缩比模拟方法
CN109766603B (zh) 一种冰船接触过程数值计算方法
CN104298805B (zh) 高超声速飞行器cfd气动建模方法
Wick et al. Integrated aerodynamic benefits of distributed propulsion
CN111006845B (zh) 一种大缩比栅格舵高速风洞试验模拟方法
CN102866637B (zh) 一种基于二次降阶的带操纵面机翼非定常气动力模拟方法
CN102564855B (zh) 一种级配碎石动三轴试验的数值方法
CN107065597B (zh) 一种航海模拟器模拟船冰交互过程的海冰计算方法
CN103967718B (zh) 三维曲面翼型的设计方法
CN116029219B (zh) 一种飞行器气动热预测方法、装置、设备及存储介质
CN103592100A (zh) 一种栅格翼风洞试验模型缩比方法
CN109885864A (zh) 一种三维钢桥塔涡激振动计算方法
CN104036095A (zh) 基于区域分解的耦合高精度复杂外形流场快速算法
CN103310060A (zh) 一种跨音速极限环颤振分析方法
CN113094837A (zh) 一种基于强风作用下水平轴风力机叶片的抗风设计方法
CN110717217A (zh) 一种静气弹试验模型设计方法
CN111159817A (zh) 一种结冰风洞试验用的混合缩比机翼翼型设计方法
CN104091003B (zh) 一种基础运动时柔性壳结构大变形响应的有限元建模方法
CN106777850A (zh) 一种基于简化评估的汽车部件设计方法
Desai Relative roles of computational fluid dynamics and wind tunnel testing in the development of aircraft
CN202485892U (zh) 一种颤振风洞试验模型舵面操纵刚度模拟装置
CN213180614U (zh) 飞机小翼的颤振风洞模型
CN102346794B (zh) 一种帘布结构铁路机车橡胶构件的分析方法
CN106156394B (zh) 基于显式差分格式的电磁特性提取方法
CN111666633B (zh) 一种气垫船三维围裙响应度计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant