后缘连续变弯度对跨声速翼型气动特性的影响

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1、航空学报ActaAerOnauticaelAstrOnaulicaSinicaFeb．252016V01．37No2513．521lSSN1000．6893CN11．1929／Vhtlp：∥hkxbbuaaeducnhkxb(垦}buaaeducnDOI：10．7527／S1000一6893．2015．016l后缘连续变弯度对跨声速翼型气动特性的影响郭同彪，白俊强*，杨体浩西北工业大学航空学院，西安710072摘要：针对后缘连续变弯度对跨声速翼型气动特性的影响进行了研究。首先不考虑翼型后缘连续变弯度，基于搭建的优化设计系统

2、对跨声速翼型进行气动减阻优化设计，通过添加不同的约束优化得到两种跨声速翼型：无激波翼型和超临界翼型。然后在这两种翼型的基础上，以后缘偏转角度为设计变量、以阻力系数最小为目标，针对不同的升力系数分别进行优化设计，并根据优化结果深人分析后缘连续变弯度对这两种翼型极曲线特性的影响机理。优化结果表明：无激波翼型与超临界翼型相比，其设计点处的气动特性较好，但鲁棒性较差；升力系数小于设计升力系数时，应用后缘连续变弯度后，无激波翼型的极曲线特性明显提高，减阻最高达到3．9％，而超临界翼型的极曲线特性提高不明显；升力系数大于设计升力系数时

3、，应用后缘连续变弯度后，无激波翼型和超临界翼型的极曲线特性都明显提高，减阻分别达到2．4％～18．1％和1．7％～13．2％。关键词：后缘连续变弯度；无激波翼型；超临界翼型；优化设计；鲁棒性；极曲线中图分类号：V211．41+2文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)02一0513一09近年来，波音公司和美国国家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministra—tion，NASA)联合开展了“可连续变弯度后缘襟翼”的项目研究，目的在于提高未来运输机的飞行性能。其中一个主要

4、的目标是通过连续改变后缘弯度，提高整个巡航阶段的升阻特性[1≈]。对于大型客机，阻力降低1％可使直接使用成本降低0．2％[3]，而减小直接使用成本是提高民用飞机市场竞争力的有效手段。因此，后缘连续变弯度具有重大的研究意义。1994年，密歇根大学Kota[41教授首次提出了用柔性机构实现机翼前后缘变形的设计思想，利用柔性机构驱动器将能量传至机翼表面，实现机翼形状的改变。2003年，密歇根大学Kerr—Jia和Kota[53以变后缘机翼为例阐述了形状变化柔性机构的设计方法。2008年，欧盟的FP7项目对变形后缘等高升力装置及其

5、驱动机构进行了研究[6

6、。2014年，东京大学Yokozeki和Sug—iura[7‘8]研究了后缘采用瓦楞结构的变形机翼，实现了后缘光滑无缝变形，并且具有较强的变形能力；通过风洞试验对连续变弯度翼型和有缝变弯翼型的气动特性进行对比，指出连续变弯度翼型具有更好的升力特性。2014年，Kaul和Nguy—en[93通过将翼型后缘偏转指定角度研究后缘变弯度对翼型气动特性的影响。在国内，西北工业大学杨智春等[10。11]对柔性后缘进行了不同偏转轨迹的方案设计和气动特性分析，并与带刚性后缘机翼的气动特性进行了比收稿日期：2015-

7、03-09；退修日期：2015—04-21；录用日期：2015—05-23；网络出版时间：2015—06—2415：03网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／11．1929V．20150624．1503．001．html基金项目：国家“973”计划(2014CB744800)*通讯作者Tel：029-88492174E-mail：junqiang@nwpueducn引用格式

8、郭两彪．白俊强．杨体浩i后缘连续变弯度对跨声速翼型气动特性的影响!JI航空学报．2016．37(2)：513．521GUoTB．

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15、caetAstronauticaslnica．2816．37(2)：513—521航空学报Feb252016V01．37No．2较。中国航天空气动力技术研究院陈钱等[121以变弯度翼型为研究对象，对比分析了不同的连续光滑变形翼型与传统偏转翼型的气动特性，讨论了变形参数对气动特性的

16、影响。上海交通大学孔博等口3]研究了前缘和后缘连续变弯度对低速状态下增升的影响。西北工业大学黄杰[14I、赵飞[153等对柔性机翼前缘和后缘进行了拓扑优化分析。南京航空航天大学王婷等口63对可变机翼后缘的柔性机构进行了拓扑优化。哈尔滨工业大学尹维龙等[】7]提出了一种可放大驱动力的索网传动机构，提高了变