考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法技术

本发明专利技术公开了考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法，涉及航空飞行器技术领域，首先生成单独长机飞行器的计算网格；再采用CFD方法计算得到单独长机飞行器飞行时在巡航状态下的流场数据；然后采用流场后处理软件计算得到单独长机流场中上洗角；再基于上洗角的前提下考虑马赫数变化，依次确定长机与僚机之间的流向间距、垂向间距和横向间距；本发明专利技术考虑编队飞行马赫数的变化，给出的流向间距符合实际飞行安全需求；通过本发明专利技术得到的僚机相对于长机的合适位置充分利用长机产生的上洗气流，确保僚机获得最佳减阻效果；该设计方法具有成本低、速度快、准确性高、僚机相对位置满足较好减阻需求且考虑了马赫数变化的优势。化的优势。化的优势。

【技术实现步骤摘要】
考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法


[0001]本专利技术涉及航空飞行器
，具体涉及考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法。

技术介绍

[0002]本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]飞行器编队飞行因具有减阻优势，而受到世界各航空大国的广泛关注。美国NASA利用两架F
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18C 模型进行了风洞试验，试验结果表明僚机阻力减少可达25%。美军利用两架C
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17运输机完成了“涡流冲浪”飞行测试，测试结果表明编队飞行比单独飞行节省大量的燃料和成本。为了使僚机充分利用长机产生的上洗气流，从而减小僚机飞行阻力以获得更好的飞行效率，在编队飞行中需要使僚机处于适当位置。
[0004]目前研究编队队形和确定僚机相对位置的设计方法主要有数学建模、风洞试验和飞行试验等方法。在这些研究方法中，基于马蹄涡等数学模型的工程建模方法无法精确模拟飞行器产生的翼尖涡流，在计算精度等方面存在较大不足。风洞试验方法成本较高，试验周期长。针对编队飞行风洞试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法，其特征在于，包括：步骤S1：通过固定水平方向自由来流、调整飞行器迎角的方式生成单独长机飞行器的计算网格；步骤S2：针对单独长机飞行器的计算网格，采用CFD方法计算得到单独长机飞行器飞行时在巡航状态下的流场数据；步骤S3：基于流场数据，采用流场后处理软件计算得到单独长机流场中上洗角；步骤S4：结合长机与僚机之间安全间距的要求，建立考虑马赫数变化的流向间距计算公式以确定长机与僚机之间的流向间距；步骤S5：通过流场后处理软件计算得到流向间距位置上垂直截面的上洗角分布等值线信息，然后根据上洗角分布等值线信息，判别长机产生的尾流场中气流上洗强度大小，定位上洗强度最大的位置点，得到该位置点的垂向位置坐标信息以确定长机与僚机之间的垂向间距；步骤S6：根据流向截面上=0等值线和直线的交点，得到长机与僚机之间的横向间距。2.根据权利要求1所述的考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：已知长机单独巡航飞行时的巡航迎角为，在保持自由来流沿水平方向不变的前提条件下，通过调整长机的纵轴相对于水平自由来流之间的夹角以实现飞行器相对自由来流的攻角变化，即将水平放置的长机绕穿过重心的横轴转动角度；同时，规定转动角度为正值时，使飞行器朝抬头方向转动；根据上述长机飞行姿态，生成单独长机飞行器的计算网格。3.根据权利要求2所述的考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：针对单独长机飞行器的计算网格，通过CFD方法计算长机在单独巡航飞行时的流场特性，得到单独长机在巡航马赫数Ma和巡航迎角时的流场数据；其中，所述流场数据包括3个方向上的速度分量：流向速度分量u、垂向速度分量v、以及侧向速度分量w。4.根据权利要求3所述的考虑马赫数变化和最佳减阻效果的僚机相对位置设计方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：通过流场后处理软件读入流场数据，然后在流场后处理软件中计算得到上洗角；所述上洗角的计算公式如下：其中：u为流向速度分量，向下游流动时则u为正；v为...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔兴达，肖中云，周铸，李伟斌，刘钒，宋超，牟永飞，余永刚，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：