80°后掠三角翼強迫俯仰、自由滾轉雙自由度耦合運動特性數值研究

楊小亮，劉偉，趙云飛，劉 君

(國防科學技術大學航天與材料工程學院宇航科學與工程系，湖南 長沙 410073)

0 引言

戰斗機大攻角條件下的動態運動特性，一直是國內外學者研究的熱點之一，近幾十年來開展的大量研究主要采用了以下兩類思路:一類是不考慮滾轉運動的單自由度快速上仰或是強迫俯仰振動，另一類是不考慮動態俯仰角影響的單自由度自激搖滾。一般認為，快速上仰運動能夠推遲戰斗機的失速攻角和提高戰斗機的最大升力系數［1］(如Su-27戰斗機的眼鏡蛇機動Cobra Maneuver)，國外 Hoang［2］，Visbal［3］等以及國內的白濤［4］、楊立芝［5］等都針對三角翼的俯仰運動進行了研究。而在單自由度搖滾方面，Nguyen等1981年的一篇報告［6］，被公認是對三角翼自激搖滾問題最早的實驗研究，后來，Kandil領導的研究小組完成了三角翼自激搖滾的數值模擬［7］，在國內，楊希明［8］、唐敏中［9］等人采用實驗的方法研究了三角翼的自激搖滾，劉偉［10］研究了細長機翼自激搖滾的數值模擬方法，張涵信［11］從非線性動力學的觀點給出了細長機翼產生自激搖滾的解析條件。然而真實的戰斗機上仰機動飛行，往往導致橫向失穩，發生非可控的自激滾轉，形成俯仰、滾轉耦合的運動，縱橫向運動交感耦合和運動學關聯效應將會導致氣動力/力矩的強非線性，使得戰斗機操穩性能下降，危及飛行安全。目前，采用實驗方法針對俯仰、滾轉耦合運動的研究［12］還不多，而對三角翼俯仰、滾轉雙自由度耦合運動的數值研究也僅僅局限于給定強迫俯仰、強迫滾轉運動條件下的模擬［13］，這樣的純強迫運動雖然能夠從一定程度上反映戰斗機氣動力/力矩的遲滯特性，但對縱橫向運動交感耦合的模擬有其無法回避的局限性。……