目前常将火箭弹改为靶弹,作为低成本的靶标。为了增强士兵的可观测性,现在弹体上开喷孔加装曳光管,使其在飞行过程中向外喷射强光以显示航迹信息。文中运用CFD仿真软件对曳光火箭靶弹的三维绕流流场进行了数值模拟分析,研究不同开孔方式的气动耦合效应对气动特性及稳定性影响,得出结论:火箭靶弹曳光喷孔处产生负的滚转力矩作用在尾翼上,使翼片的压力和密度分布不对称;导致弹丸阻力系数、静力矩系数增大,升力系数减小,稳定储备量降低。

串列叶片可以突破常规压气机气动负荷的限制,具有良好的工程应用前景。但跨声速串列转子通道内激波系结构复杂,控制难度较大,导致气动效率偏低。为解决上述问题,利用数值模拟的方法对比了串列转子前排在串列和单转子条件下气动参数、流场的变化规律,分析了跨声速串列转子前/后排气动耦合机理,并完成了优化设计。结果表明(1)串列条件下,前排落后角、总压比沿叶高分布规律发生变化,槽道正激波显著增强,是导致跨声速串列转子效率水平低下的根本原因;(2)针对跨声速串列叶型的优化可以实现流场的定制设计,优化后前/后排匹配工作状态及激波结构显著改善;(3)优化后的串列转子失速裕度提升约6%、设计点等熵效率提升约1.5%,证明了本文提出的优化设计思路及方法的有效性。

超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题。采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响。结果表明嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流场;子弹体数目越多,弹体间的气动耦合效应越强;尾翼的存在能够极大提高弹体的静稳定性;相较于"圆周型"分布,"中心圆周型"分布趋于加快弹体间的分离。

为解决高超声速飞行器姿态运动之间存在的强耦合问题,针对飞行器的气动耦合进行分析,并在此基础上设计了削弱气动耦合的姿态协调控制器。在分析高超声速飞行器状态三通道气动力矩之间的关系基础上,运用动态方程的耦合分析方法得到三通道之间气动耦合关系,求解出耦合度矩阵,引入耦合熵的概念,根据耦合熵判断耦合是否可忽略,并对飞行器姿态协调滑模控制器进行了设计。仿真结果表明,所设计的控制器可有效削弱飞行器三通道之间的气动耦合,在保证姿态稳定的前提下提高系统的动态响应能力。

长僚机之间的气动耦合效应是无人机编队飞行中不可忽视的因素,以长僚机的双机编队为例,建立了编队飞行的涡流模型,在有无气动干扰的两种情况下,计算了僚机在编队队形中的气动力,最后设计了考虑气动耦合效应的无人机编队飞行控制系统并进行仿真研究.仿真结果表明气动效应对编队队列中无人机的飞行状态会产生一定影响,该控制系统能很快消除扰动影响,使僚机实现状态的跟踪和保持,达到稳定编队飞行的要求.

本文对某型直升机科研试飞中出现的尾振数据进行了分析,给出了分析结论;对直升机尾振现象出现的机理和原因进行了讨论,并给出了改善直升机尾振响应的建议。为后续其他型号试飞中出现的尾振相关问题的认识和解决提供参考。在过去几十年,尽管不同的直升机公司对直升机机体/气动耦合动力学进行了研究,但是对于一型新的直升机,仍然很难在其首飞前预测直升机的气动机体耦合特性。例如EH101,科曼奇以及NH90,在其试飞期间都遇到了与机体/气动耦合动力学相关的问题。