[发明专利]附面层吞吸效应对分布式推进飞机横侧向气动特性影响的确定方法

摘要

本发明提供了一种附面层吞吸效应对分布式推进飞机横侧向气动特性影响的确定方法，属于分布式推进飞机气动特性分析领域。本方法首先建立面向附面层吞吸效应的三维综合计算模型，设置安装在左右两侧机翼的发动机的控制参数可独立调节；设置安装在左右两侧发动机的控制参数，分别计算获得两侧发动机的流量入口参数和速度出口参数，以及相应的左右两侧附面层吞吸程度；进行流场模拟和计算，获取两侧附面层吞吸效应存在差异时飞机的横侧向气动特性。本发明能准确模拟左、右两侧附面层吞吸程度有差异的情况，计算飞机的横侧向气动特性的数据准确度高，获得的飞机横侧向气动参数具有较高的可靠性。

主权项

1.一种附面层吞吸效应对分布式推进飞机横侧向气动特性影响的确定方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤1，建立面向附面层吞吸效应的三维综合计算模型；所述的三维综合计算模型包含翼身融合机体和半埋入式分布推进系统，半埋入式分布推进系统包括三组半埋入机体上表面的发动机，且安装在左右两侧机翼的发动机的控制参数能独立调节，所述的控制参数包括风扇增压比和尾喷管喷口面积；步骤2，建立发动机控制参数与发动机流量入口参数和速度出口参数的对应关系，设置左右两侧发动机入口、出口差异化边界条件；发动机的每组控制参数对应不同的附面层吞吸程度，同时对应不同的发动机流量入口参数和速度出口参数；根据推进系统的控制参数范围，设置安装在左右两侧机翼的发动机的控制参数，并分别计算获得两侧发动机的流量入口参数和速度出口参数，以及相应的左右两侧附面层吞吸程度；步骤3，进行流场模拟和计算，获取两侧附面层吞吸效应存在差异时飞机的横侧向气动特性；所述的步骤2中，设πk为风扇增压比，A8为尾喷管喷口面积，发动机的每组控制参数(πk,A8)，对应不同的附面层吞吸程度ηBLI，同时对应不同的发动机流量入口参数(T01,P01,qm01)和速度出口参数(T8,P8,V8)，T01,P01,qm01分别表示发动机进气道入口处的温度、压力和流量，T8,P8,V8分别表示发动机尾喷管出口处的温度、压力和速度；建立发动机控制参数与发动机流量入口参数和速度出口参数的对应关系的过程如下：步骤2.1，首先根据当前飞行高度H、马赫数Ma，确定远前方未受干扰气流的静压P₀、静温T₀、总压总温速度V₀和声速a₀；步骤2.2，建立分布式推进系统预压缩段、进气道、风扇和尾喷管的特性方程，如下：预压缩段：进气道：风扇：尾喷管：其中，为进气道入口处的总压和总温；为风扇进口处总压和总温；为风扇出口处的总压和总温；为尾喷管出口处的总压和总温；σ_i,σ_e分别为进气道、尾喷管的总压恢复系数；γ为绝热指数；步骤2.3，发动机工作时满足空气质量流量平衡条件，表示公式如下：其中，K为流量函数系数，R＝287.06为空气常数；A₀₁为进气道入口面积；q(λ)为流量函数，满足λ为速度系数，满足等式λ₀₁为进气道入口处的速度系数，λ₈为尾喷管出口处的速度系数，在计算速度系数时，代入相应位置处的马赫数来求取，进气道入口处的马赫数为Ma₀₁，尾喷管出口处的马赫数为Ma₈；步骤2.4，判断尾喷管中气流在尾喷管出口处是否完全膨胀，若则气流没有完全膨胀，则有q(λ₈)＝1；若则气流已经完全膨胀，则有P₈＝P₀；步骤2.5，尾喷管出口处的总压和静压满足如下关系式：若步骤2.4中判断气流已经完全膨胀，则P8已知，根据上式确定Ma8；若步骤2.4中判断气流未完全膨胀，则q(λ8)已知，根据流量函数的等式关系，确定速度系数λ8和Ma8，再根据步骤2.5中公式确定P8；步骤2.6，尾喷管出口处的总温和静温满足如下关系式：由确定T₈，再根据下式确定尾喷管出口处的空气流速V₈：至此，获得发动机速度出口参数(T8,P8,V8)；步骤2.7，确定发动机入口流量参数qm01为：进一步获得进气道入口处的流量函数q(λ01)为：根据流量函数的等式关系，确定λ01和Ma01；根据Ma01，发动机进气道进口处静压P01、静温T01由如下关系式确定：至此，获得发动机流量入口参数(T01,P01,qm01)；选定当前飞行高度、马赫数飞行状态，首先通过无发动机的翼身融合机体三维模型通过流场计算获取当前状态下的气动参数参考值，然后根据飞行与推进的匹配关系，确定推进系统的控制参数范围；根据推进系统的控制参数范围，设置满足条件的左侧发动机控制参数为风扇增压比πk_left、尾喷管喷口面积A8_left，右侧发动机的风扇增压比πk_right、尾喷管喷口面积A8_right，分别提取左右两侧发动机差异化进出口边界条件，根据上面所述的发动机进出口参数计算方法，计算获得左侧发动机流量入口参数为(T01_left,P01_left,qm01_left)、速度出口参数为(T8_left,P8_left,V8_left)，右侧发动机流量入口参数为(T01_right,P01_right,qm01_right)、速度出口参数为(T8_right,P8_right,V8_right)，相应的左右两侧附面层吞吸程度ηBLI可由下式计算获得：其中，且在提取左右两侧发动机差异化进出口边界条件之后，在可模拟附面层吞吸效应的三维综合模型中进行相应参数设置；由于附面层吞吸程度和发动机进出口参数是一一对应的，通过设置两侧差异化进出口参数，准确模拟两侧发动机附面层吞吸效应的差别。