熊磊, 周洲

(西北工业大学 无人机特种技术国家重点实验室, 陕西 西安 710065)

低速飞机分布式非线性气动模型建模方法

熊磊, 周洲

(西北工业大学 无人机特种技术国家重点实验室, 陕西 西安 710065)

针对低速类大展弦比飞机阵风载荷分析与风场飞行的仿真问题,提出了一种基于二维翼型气动特性的全机三维分布式非线性气动模型的建模方法。将采用该方法的计算结果与采用CFD的计算结果进行了对比,证明了该方法可以精确模拟低速类大展弦比飞机的气动特性。以此为基础,进行了无人机在1-Cosine型阵风作用下的飞行仿真。结果表明，低速类大展弦比飞机在遇到阵风时,会出现与传统问题完全不同的阵风过载与飞行特性。

翼型; 分布式; 非线性气动模型; 阵风载荷; 飞行仿真

引言

飞机在飞行时会受到来自大气风场的扰动。用传统方法[1-4]分析飞机遭遇阵风扰动时,大都将其视为质点。大型飞机由于受风场影响更加显著,因此采用了较为复杂的四点法或五点法。这些方法对传统问题都有较好的适用性,但对于近年来出现的大展弦比、低翼载荷、低速度的新型飞机,如太阳能无人机,则存在比较明显的缺陷。此类飞机外形尺寸巨大,在风场中会明显受到风速分布变化带来的影响。此外,由于飞行速度低,在风速足够大的情况下,采用传统方法将不再合适。例如阵风风向与飞机飞行方向夹角很大时,飞机的相对迎角已远远超过其失速迎角,导致气动力发生非线性变化,且风速会与飞行速度叠加,显著增加当地动压。……