李 立

(西安航空计算技术研究所 第七研究室, 陕西 西安 710068)

机动飞行数值模拟关键技术及初步验证

李 立

(西安航空计算技术研究所 第七研究室, 陕西 西安 710068)

建立飞机机动飞行仿真及飞行性能评估能力是未来航空CFD发展的重要目标之一,为此,对机动飞行数值模拟的方法、原理、关键技术及潜在的应用方向进行了探讨。采用惯性系下任意拉格朗日-欧拉 (ALE)形式描述的Navier-Stokes方程与机体运动学方程相耦合的方法,结合动网格技术建立了通用的机动飞行数值模拟应用框架。从微分方程形式的运动学方程出发,建立了与流动控制方程进行紧耦合和松耦合计算的两套计算方案,并提出了利用预报-校正技术提高耦合计算精度的方法。计算结果表明,所提方案合理、可行,为单自由度/多自由度机动飞行模拟、动导数分析等计算提供了可靠的新工具。

机动飞行; 动导数; 惯性系; 非惯性系; 计算流体力学

0 引言

机动性是评价现代航空武器装备性能优劣的重要指标。如第四代战机设计明确要求满足高机动飞行要求,而第五代战机设计要求进一步提升以满足超机动飞行要求[1]。这表明,对飞行器机动飞行及其气动特性的数值模拟将成为未来航空CFD应用的重要方向。广义的机动飞行可以定义为飞行状态(包括飞行速度、高度和方向)随时间变化的飞行,比如飞行表演中歼击机做出的各种机动飞行动作(盘旋、横滚、“眼睛蛇”等)。可见,机动飞行数值模拟显然是非定常的,必须采用基于非定常计算的手段才可能得到相对准确的计算结果。……