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从C919的气动优化计划详解航氛围动说明

从C919的气动优化打算详解航气氛动声名

ICEM CFD分另外有动员机的布局化网格。

从C919的气动优化打算详解航气氛动声名

F-18战斗机的全机表里流一体布局化网格模子。

从C919的气动优化打算详解航气氛动声名

跨声速战斗机气动模仿。

文/小安

中国自主研制的大型客机C919日前在上海乐成完成了首飞,成为我国航空成长史上的重要里程碑。归根结底C919应用了哪些可以比肩空客、波音的先辈技能?从各方面技能说明看,“回收新一代超临界机翼和先辈气念头关等先辈气动力计划技能,到达比现役同类飞机更好的巡航气动服从”,是C919最突出的计划技能上风。

起首超临界机翼计划,这是战后运输机气动规模一个重大技能打破,使飞机巡航升阻比与现役客机对比有较大改进,实现改进客机经济性方针。其它,尽量对付C919来说,机头和机身部门没有多大潜力可挖,可是仍然对气念头关举办了改造,,对相干部门举办了优化计划,譬喻,侧面只有两块风挡,机翼越发具备流线型,阻力更小。

那么气动说明在航空航行器研制进程中的代价是怎样浮现的?本文借C919首飞,具体先容航氛围动说明技能及要领的应用,与读者分享技能的魅力。

航空航行器的研制进程及其需求

航空航行器的研制凡是具有周期长、用度高的特点,因此必需凭证分阶段慢慢推进的要领,才气形成有用的计划进程。当前的研制本领有风洞试验友善动模仿。典范的航行器的研制包罗观念论证计划阶段、方案计划阶段、工程研制、计划定型阶段和出产定型阶段五个进程。这个进程是从起源到详细,不绝深化和详细化的进程。

工程研制阶段首要确定航行器的总体技能方案。在此阶段针对计划方案的变动必要举办一些气动验证说明。

计划定型阶段首要举办定型试飞,对局部变动必要举办少量气动验证。

对出产定型阶段,也许会有一些变动,这一阶段的气动计较很少。

气动说明的事变量和重要性首要表此刻观念论证和方案计划阶段。观念论证计划阶段首要研究新航行器的可行性,对要害新技能举办起源试验验证,包罗气念头关的说明和风洞试验。

在这个阶段起首必要确定总体气念头关方案。凡是可以选择大量的方案举办比拟,研究在差异的马赫数、攻角、侧滑角下整机的气念头能,升力、阻力、俯仰力矩等气动力参数可否到达计划要求,颠末充实的论证后,从中选出有足够先辈性和现实可行的起源方案,作为进一步的计划基本。这个阶段不行能做大量的风洞试验,因此必要可以或许快速举办整机机能猜测和方案筛选的气动模仿器材。

方案计划阶段的根基内容

方案计划阶段起首按照计划要求,并在观念计划的基本上,举办多种气念头关方案的比拟和研究。航行器气念头关计划的首要事变在方案计划阶段完成。

方案计划阶段的首要事变有:修改、增补和完美飞机的几许形状计划,将气动、布局计划方案详细化。举办较量准确的气动力机能、哄骗性、不变性的计较,还要有大量的风洞试验等等。

方案计划阶段中必要的气动说明

在这个阶段必要大量准确的气动计较。准确的气动计较越多,就可以镌汰更多的风洞试验。就更有利于收缩研制周期、低落用度。气动说明必要妥当的求解器,强劲快速的网格天生器材,以及求解器高效的并行处理赏罚成果。精确的气动说明对网格天生器的要求包罗:精采的CAD接口成果,对伟大CAD模子的修补、处理赏罚成果;大型伟大布局的网格分别成果,并具有富厚的网格质量判定,网格编辑调解成果。

ICEM CFD是CFD市场上最负盛名的网格天生器材,最得当于航空家产对高精度、高效、大局限计较网格分另外必要。在航空家产界ICEM CFD有着普及的应用。

有了精采的网格天生器材是不是就万事大吉了呢?远不是云云。还必要强盛的求解器来得到精确的模仿功效。气动说明对求解器的要求包罗:具有伟大气动模仿合用的湍流模子高效可扩展的并行计较成果;激波、漩涡、疏散等伟大征象的捕获;自顺应网格求解。ANSYS CFX软件操作最新计较流体力学技能,回收基于有限元的有限体积要领,其并行求解速率、不变性、收敛性等技能到达了气动说明的新高度,从而满意航空家产气动说明的高尺度要求。

飞机研制的详细特点及其气动说明

机翼的气动说明

机翼是影响飞机机能的最重要部件,飞机的升力特征根基由机翼确定。对飞机的阻力也有很大的影响。

飞机上常用主翼和前后缘襟翼构成的多段翼作为增升装置。腾飞、下降时,必要大的升力系数,此时航行迎角较大,同时,襟翼偏转角也较大,因此,在翼段上也许呈现疏散。迎角再大时,疏散严峻,会呈现失速征象。操作计较流体软件可以利便地计较在各类襟翼设置下到达失速迎角或高出失速迎角时的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数等。同时,操作仿真说明技能还可以举办机翼的跨声速气动模仿,可以或许准确捕获激波,而且计较功效与试验功效切合得很好。  

飞机总体的气动说明

航空航行器包罗常见的军用歼击机、轰炸机、侦察机、运输机、直升机,以及民用的游客机、货机等。各类飞机有各自差异的要求。譬喻军用战斗机夸大高度无邪性,满意大迎角状态下的气动特征。而民航客机夸大的是安详性和经济性。归结为一点,在研制进程中都追求用更多的气动说明来取代试验,低落研制本钱,收缩研制周期。

为了满意这样一个配合的方针就必要精确靠得住的气动说明措施。在飞机研制中的常见气动说明,譬喻大迎角疏散活动,亚、跨、超声速全机气动力计较,多段翼地气动计较,翼身-挂架-外挂的跨声速小扰动计较,翼身组合体跨声速全速势方程计较,进排气体系的内流计较等,都可以操作仿真技能举办精确的模仿。

凡是的CFD软件将升力计较精确一样平常没有题目,但将阻力计较准却每每很难。经AIAA阻力研讨会证明ANSYS CFX可以举办包罗阻力在内的精确气动力猜测。2003年由AIAA提倡第二届AIAA阻力猜测研讨会,目标是评定当前主流的CFD软件猜测伟大航行器气念头能的可信度,对当前的RANS求解器举办合理的评价。研讨会取的计较模子为DLR-F6,是典范的双发宽体客机,要求计较带动员机和不带动员机两种环境。计划点为马赫数为0.75,升力系数为0.5,雷诺数为3E6,风洞试验是1993到1996年在ONERA S2MA压力风洞中举办的。模子用支架安装在跨声速段,马赫数变革范畴为0.6到0.8。


更新日期: 2018-11-27 08:12
编辑作者: 申博sunbet网址
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