摘要：翼吊螺旋桨发动机的短舱对飞机的升力失速特性有明显的影响,采用数值模拟方法研究了短舱扰流片对失速的影响效果。数值仿真和风洞试验表明,在零推力状态,某大型四发螺旋桨飞机在超过失速迎角以后,内外发动机之间的机翼首先分离,并快速推进到机翼前缘,失速以后升力损失达到最大升力系数的30%左右。为了限制机翼的分离速度,在外发短舱的内侧,安装了一个扰流片。仿真结果表明,在最佳设计位置,明显改善了失速特性,与无扰流片状态相比失速以后升力损失减小50%左右,失速迎角没有明显变化。不同的扰流片安装位置对失速的改善效果差异明显,从最佳位置向周向以及螺旋桨方向移动会造成扰流片失效,向机翼方向移动对改善机翼分离速度有效,但是会明显降低失速迎角,向机翼方向移动后,受周向位置的影响减小。针对最佳设计位置开展了着陆构型零推力状态的风洞试验验证,加装扰流片以后,机翼失速后的升力损失由0.92降低至0.42左右,升力损失减少54%,与数值仿真结论基本一致。

摘要：针对三维流动效应下非轴对称自然层流(NLF)短舱设计困难的问题,发展了一种基于机器学习技术的压力分布反设计方法。短舱参数化建模使用自由曲面变形技术(FFD),通过求解RANS方程和基于SST(Shear Stress Transport)湍流模型的■转捩模型实现自然转捩预测,利用生成拓扑映射(GTM)模型建立短舱外形及其压力分布数据集与低维隐空间变量的映射关系,全局优化算法在隐空间高效寻优,获得与目标压力分布匹配的短舱气动外形,实现自然层流短舱的反设计。GTM模型建立了数据集在高低维度间的高精度映射关系,优化设计过程中无需反复调用CFD求解器,设计效率大幅提升。利用该方法对通气短舱进行三维优化设计,设计所得非轴对称短舱外表面的自然层流区最大长度达当地弦长的40.5%,比优化前延长了12.2%,验证了该方法在考虑三维流动效应下NLF短舱的优化设计能力。

摘要：给出了一套参数化研究短舱气动性能的方法,主要包括总压恢复系数、静态畸变指数、阻力系数、压力系数、流量系数等5个参数。重点研究了影响短舱气动性能的进口形状、唇口前缘半径2个要素。比较3种考虑层流原理设计的短舱发现,无攻角状态不同进口形状的短舱气动性能相差很小,椭圆形进口短舱的综合气动性能略好于其他2种进口形状短舱的。不同唇口前缘半径的短舱在高速攻角侧滑角状态下气动性能差别较大,大唇口前缘半径的短舱综合气动性能明显偏低,低速状态则综合气动性能差别较小。

摘要：为了研究耐温声衬的声学特性,针对发动机短舱耐温声衬的应用环境,设计并研发了能够基本模拟风扇噪声、切向流和高温等典型工况特征的耐温声衬声学性能试验系统,设计频率为0.5~16kHz,最大声压级为140dB,最大周向模态为10阶,最大切向流速度为0.7Ma,最高背板加热温度为200℃。提出了耐温声衬声学性能试验方法,对钛合金环形耐温声衬开展了声学试验,验证了试验系统并获得了背板加热和切向流对声衬降噪特性的影响规律,研究结果表明:声衬背板加热和声衬表面切向流都会导致耐温声衬降噪性能衰减,当背板温升至200℃时,降噪量降低7.5dB,当切向流速度增加至0.3Ma时,降噪量衰减13.7dB。

摘要：为了解决翼身融合(BWB)背撑发动机布局的飞机-发动机流动干扰问题,依据BWB流场特征,提出背撑式动力短舱设计思想:采用轴对称短舱,结合可以减小短舱外部流动对机体影响的外罩型面和满足进气效率要求的进气道型面设计。基于本文构建的动力短舱参数化建模方法和多点优化设计方法,开展兼顾内外流的短舱综合优化设计研究,最后对设计方案安装状态流场进行分析。结果表明:提出的设计方法可以给出具有不同内外流气动特性、满足BWB背撑式发动机动力短舱多点设计要求的设计方案,巡航状态短舱外表面和全推力状态进气道最大马赫数最大可减小8.35%和11.81%,优化结果在最大推力和侧风起飞状态也具有良好的进气道性能;动力短舱安装状态消除了高速巡航飞行状态下短舱和机体之间的强激波和后体流动分离,低速大迎角状态机体外流能够为发动机提供均匀稳定的进气,进气道总压恢复系数满足设计要求。

摘要：采用基于径向基函数的无限插值方法进行了复杂外形的动网格生成,并针对其存在的可能导致壁面附近出现负体积与网格质量下降的问题,提出对不与物面直接相连的边的位移采用径向基函数插值,对与物面相连的边的位移进行线性插值获得位移量的方法解决该问题.采用无限插值方法建立了一种简单有效的物面相贯线处理方法.利用离散共轭方法计算目标函数梯度,对DLR-F6机翼-机身-短舱-挂架外形的机翼和短舱进行了几何外形参数化与气动外形优化设计.结果表明:考虑短舱安装方式的优化设计较不考虑短舱安装方式的优化设计可降低大约0.000 1的阻力系数.通过全机优化设计,将全机阻力系数降低了0.001 53.

摘要：飞机短舱声衬作为飞机降噪的关键手段,其设计的成功与否强烈依赖于声学性能验证实验技术的发展。短舱声衬的声学设计一般分为两个层面,各自关注不同的研究目的与验证对象。在初步设计层面,一般借助声衬声阻抗提取技术对阻抗设计进行验证;在详细设计层面,一般使用缩比尺度和全尺寸短舱样件、借助声模态测控技术对整体声学效果进行验证。本文对比了基于双传声器法和直接提取方法发展而来的声衬阻抗提取技术,和基于相位控制阵列方法发展而来的声模态测控技术,以及这两种技术在发动机进排气道声衬设计中的应用。研究结果表明,双传声器法在低频下具有更高的精度,高频范围内双传声器法和直接提取方法的精度均降低,中频范围内双传声器法和直接提取方法的无量纲声阻和无量纲声抗差别小于0.2,均展示了较好的适用性。基于相位精细控制的旋转声模态发生技术研制的发生器能够产生超过10 dB以上的模态分辨率,能够用于测试声衬对多个目标模态的调控效果。为了进一步研究无缝声衬降噪量提升的主要机制,实验中使用模态发生器依次发出单独纯净的声模态,对两型声衬实验件开展对比测试。采用新一代技术研制的无缝声衬相比上一代成型工艺制成的带拼缝声衬在多声模态调控和关键频率处降噪效果提升明显,无缝声衬的整体降噪效果提升5.2 dB以上。

摘要：运用CFD仿真计算了不同倒圆角、铰链、长宽比的泄压门排放系数,并从流动层面深入剖析了以上几何参数对流动特性的影响机理,其结果可供短舱泄压工程设计参考。研究显示,倒圆角仅略增大排放系数。此外,不同铰链泄压门的排放特性不同,鹅颈式优于枢轴式和合页式,原因是铰链安装形式导致外侧迎流面的流动及出流通道变化。鹅颈式出流通道最大,部分气流从安装缝隙流出,故出流能力最强;合页式外部来流冲击门板后向两侧绕流而阻挡出流,故排放能力最弱;枢轴式外侧来流对出流引射作用较合页式强,但因出流通道较鹅颈式小,故出流能力小于鹅颈式。长宽比大时排放系数大,原因是长宽比大时外侧来流向门板两侧绕流减弱,出流处易形成卷吸涡而增强出流。

摘要：在气动力设计和计算中,面元法是主要实用计算方法之一。新近发展的第二代低阶面元法实用性强和计算精度较高。本文介绍了该面元法的理论,通过对比早期面元法,着重探讨了第二代低阶面元法的特点及其优越性。运用自行研制的计算程序,对低速动力短舱进行了计算和分析研究,结果表明与国外资料所提供的计算结果吻合得较好。

摘要：根据民用飞机动力装置/机体适航验证研究需要,结合三维有限元碰撞冲击仿真,进行了外物损伤(FOD)条件下发动机短舱内/外流数值模拟分析,初步获得了外罩变形对短舱气动特性的影响。结果表明:结合三维有限元碰撞冲击仿真进行的民用飞机短舱气动特性数值模拟,可以较好地分析FOD对发动机短舱内/外流气动特性和安全性能的影响;在内流方面,外罩和唇口的变形导致了巡航状态和低速大流量等状态短舱内流品质降低,一定程度上影响了进气道流通能力并进一步降低了发动机效率;在外流方面,外物损伤变形导致的气流分离致使局部唇口的前缘吸力丧失,这使得FOD短舱的阻力系数始终比光滑短舱的大,但是当外罩流动均处于失速状态时,两者的阻力特性差异降低。通过对严重影响短舱气动特性或飞机安全性的FOD进行评估,表明该研究成果可以为短舱结构设计的优化和民用飞机安全性分析提供技术依据与建议。