袁园，闫建国，屈耀红

（西北工业大学自动化学院，陕西西安 710129）

0 引言

无人机编队飞行在作战时可以扩大侦察和搜索的范围，提高执行任务时的成功率和抗突发事件的能力。紧密编队飞行时可以减小整体的飞行阻力，提高气动效率、减少油耗，有效地增加编队飞机的航程和续航时间［1］。目前主要有两种研究方法:一种是通过建立数学模型来研究编队飞行时的气动耦合问题；另一种是通过风洞试验进行编队飞行测试得到相应流场数据。文献［2］首先量化了编队飞行中的气动优势，利用升力线理论与马蹄涡模型得出在鸟类编队飞行中跟随者的诱导阻力减小；美国NASA利用两架1/10的F-18C模型进行了风洞试验，结果表明阻力减少可达25%［1］；文献［3］提出了一种将气动耦合问题融入到飞机六自由度运动分析中的方法，计算长机翼尖涡对僚机的动力学影响。上述理论数学模型缺乏仿真算例验证，风洞试验耗资巨大，试验成本高。

针对以上不足，本文提出了一种基于涡流模型分析和CFD仿真相结合的研究方法。利用CFD方法对不同飞行编队结构做流场分析，得到各编队结构下飞机的气动效率，并与涡流模型得出的最佳编队结构气动参数进行了比较。

1 无人机编队飞行气动耦合模型

1.1 问题描述

紧密编队飞行，指的是多机编队飞行中相邻两架飞机间的纵向距离小于飞机翼展的编队结构。长机飞行时产生的翼尖涡流场会对穿越流场或与其近距离飞行的飞机的气动性能产生很大影响，此种情况下，气动耦合及相对运动诱发的耦合将被引入编队动态特性［4］。……