传统的一阶线性叠加的气动力模型不再适用于现代高机动性飞行器的非定常气动力建模,为了考察更高阶的气动力模型对非定常迟滞效应模拟的适用程度,本文采用自主发展的求解器,分别计算了NACA0012翼型在跨声速来流条件下做单自由度强迫沉浮、俯仰以及沉浮/俯仰两自由度耦合运动的非定常气动力的变化规律。然后在Etkin气动力模型的基础上,探讨了不同类型的高阶的气动导数在非定常气动力建模中的作用。研究结果表明:将Etkin气动力模型中升力和俯仰力矩对迎角的导数项由一阶拓展至二阶就可以较为精确地重构出翼型在强迫运动各阶段的非定常升力和俯仰力矩。

以NACA0012翼型为研究对象,将扑动简化为俯仰、沉浮和前飞三种运动,通过求解NS方程,数值模拟了翼型扑动非定常流动。分析了减缩频率、平均俯仰角、俯仰振幅和沉浮振幅对翼型扑动气动特性的影响规律以及流场涡分布特性。结果表明:研究范围内,增大平均俯仰角和俯仰振幅或减小减缩频率和沉浮振幅能有效提高升力;减小平均俯仰角或增大缩减频率、俯仰振幅和沉浮振幅能有效增大向前推力;升力主要由下扑阶段产生,俯仰振幅大于等于平均俯仰角时,可获得升力及推力的综合效果;下扑过程中,前缘脱出涡并向后移动,强度逐渐变强,上扑过程中,涡逐渐耗散并继续向后移动。