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1、低速大迎角尾撑支架干扰试验研究 倪章松王勋年2 祝明红2 孙传宝2 ( I 国防科技大学航天与材料工程学院长沙4 1 0 0 7 3 2 中国空气动力研究与发展中心绵阳6 2 1 0 0 0 ) 摘要：本文介绍了在中国空气动力研究与发展中心由3 2 米风洞中，利用张线支撑系统进 行有预弯接头的尾撑支架干扰试验研究，获得了预弯尾撵支架干扰随迎角侧滑角的变化规律，分析了 不同形状尾撑支杆的支架干扰特性；并对尾撑支杆的几何参数进行了研究。获得了尾撑支杆长度对尾 撵支架干扰量的影响规律。提出了尾撵支杆设计的建议 主题词：尾薛支架干扰，低速大迎角，试验研究 1 引言 低速大迎角尾撑支架干扰研究是气动力预
2、先性研究资助的研究项目根据我们传统的飞机尾支 撑试验技术。由于无法较为准确的获得尾支撑系统对试验结果的干扰量，在给出飞机尾支撑试验结果 时，没有扣除相应的支承系统的干扰由于支承形式的不同，其干扰量的差异较大，甚至，在某些试 验迎角范围，支承系统的干扰量随迎角的变化规律也不相同，这为准确预测飞机的气动特性带来一定 的困难。为了减小或消除支承系统对试验结果的影响，在中国空气动力研究与发展中心由2 2 米风洞 中，利用张线支撑系统进行有预弯接头的尾撑支架的干扰研究研究结果表明：同样是尾部支撑方式， 采用的预弯型式不同，其支架干扰量差异较大，特别是预弯接头的对支架干扰量的影响比较大 2 试验设备 2
3、1 风洞 巾3 2 米风洞是一座单回流式开口、闭口两用试验段低速风洞，试验段半径3 2 m ，长5 m ，开口试 验段最大风速为1 0 5 m s ，闭口试验段最大风速1 4 7 r n s 2 2 夭平及测量系统 本次试验设计、加工的天平为杆式中空六分量应变天平。该天平既可满足张线支撑系统要求，也 可满足尾支撑的需要表1 给出了本次研究用天平载荷范围 天平信号经A D 转换后由工控机实现数据的采集及处理；模型姿态角及速压分别由相应的工控机 进行控制。姿态角控制精度为3 、速压控制精度0 3 2 3 支撑装置 巾3 2 米风洞张线式支撑装置主要由测力天平组件、模型支撑杆组件，支撵杆挂架、左右立
4、柱、 底座、上横梁、传动系统以及驱动和控制系统等部分组成传动系统主要用于改变模型的迎角。整个 传动系统由一台电机驱动，保证了左右悬挂架的同步转动以实现模型迎角的变化。模型姿态角控制精 度为3 。速压控制精度为0 5 。其迎角范围为_ + 3 6 0 。，侧滑角范围为+ 3 0 。为了进行安装假尾 支杆以及新设计的测力天平，本期试验新设计、加工了相应的连接件，以满足试验研究的要求 3 试验方法、条件及数据处理 3 1 试验方法及条件 采用巾3 2 米风洞张线支撑进行试验，试验风速6 0 r r d s 同时，：J n - r T F L 1 2 风洞、F L - 0 8 风洞、F L - 0 9
5、 风洞相应的假尾撑支杆进行相应的支架干扰对比试验。 假尾撑系统连接在天平的固定端不与模型接触，靠拉线固定在张线支撑系统的立柱上，它可以 与模型同时运动以保证不同试验迎角下进行试验支架干扰试验时，测力天平感受到的气动力由两部 圈l尾撑支杆支架干扰研究的支杆安装示意图 分组成，一部分是飞机模型的气动力，另一部分是尾撑支轩对模型的干扰假尾撑支杆包括尾支杆的 等值段和预弯支杆两步份支杆安装如图l 所示。 试验时，首先进行无尾支杆状态下的相应试验。而后安装假尾支轷再进行相应状态婀试验，两者 之差即为尾支杆的干扰量 3 2 数据处理 本期试验的模型力矩参考点与天平中心的距离： x - - - - “ 2
6、0 6 r a m A ) r = 3 m m ，天平中心位于模型力 矩参考点后面，天平中心与天平校准中心的距离tx = 1 4 毫米。校准中心位于天平中心后面对试验结 果只进行力矩参考点与天平中心不重合修正，不进行支架干扰修正尾支杆的支架干扰量为有假支杆 状态下的试验结果减去无假支杆的相应状态下的试验结果试验纵向结果以风轴系给出，横侧向结果 以体轴系给出 4 结果分析 鬟骚尾支杆的千扰结果分析 为了验证预弯尾支杆干扰结果的正确性，开展了直尾支秆的干扰研究。对于直尾支杆长度的定义 是：L 为露出飞机尾喷口的支杆长度。 囤2 给出了B = O 、直尾支杆对纵横向试验结果的干扰量。从所给出的结果可
7、见，在a = O 4 8 0 范匿，直尾支杆对升力的干扰量为正值，且在q = 4 0 。左右其干扰量较大，y 达0 0 4 左右，直 尾支杆长度对干扰量的影响是使干扰量的值有一定变化其中，长度增大，干扰量随迎角变化波动较 小在口s 2 0 。的迎角范围内直尾支杆使阻力减小，即阻力干扰量为负值；而当口z 2 0 。以后，其 阻力干扰量为正值，在口s 5 0 。时随迎角增大，阻力干扰量近似单调增加。支杆长度不同，其干扰 量相差较小。口= 5 0 。时，o 吒一20 0 3 5 ；当口5 0 。后，阻力干扰量又逐渐减小、且波动较大 在口- 3 0 。以 后直尾支杆对俯仰力矩的干扰增大，且随迎角变化较
8、大，支杆长度不同，可能产生的干扰量的正负 也不相同，其中，L ：2 2 嘶m 时，砌“约O 0 0 3 ；L = “m 帆时，锄：一约一0 0 0 4 ff 爪ff l ，1 U f 1 1iT J 。Hl 弘埽V 一l 融l ( 酾nIk I _ o l l 姒 1 弋 k J侣JJ 。JJ U1 1l n l T I 、JV 点l ，l l 窖r 小M7 ffj U f l l 爿rl ，l l 常JI IP i ：p 自：rljJ1 I ，J I 【 r 、 广J l 冬c，彳陌 8；n k 一 、， ，y I。川I 一 p f1 U Jfff 8 lf 三呶三二 f【 1 I | 1
9、j IJ 机。I ，i l “vJ f Ir l ，I l 、l l Y I 九lI 、冬_ 1l 、 “中I 、fp 、叮l 、r -l ： fif 、I ff ，h I f V l v l 、l l 、m I lIII JI n 、1 ：器裟二 f 1 1 f I I t 小、l ll ，j 、1 1 矗l 1 牵串槲嗣l 碱 I ，l 、Y l 1 1 l T I W l i 峄l - 册+ + _ 崤H L J 】n ，1涝L 一 fi if 川I f r 、们1l l “ l J | 1Ul ， 斗萨删讲e 铲卜 HH 田2口盎O ，直尾支杆对纵横向的干扰量 与直尾支扦对升阻特性的干
10、扰相比，直尾支杆对侧向力的干扰要小得多在口s 3 0 。的迎角范围 内，直尾支杆的侧向力干扰量在_ - - 4 “ O 0 0 2 以内；当口 3 0 。以后，直尾支杆对侧向力的千扰略有增大， 但其干扰量在土0 0 1 2 以内；L - - - - 2 2 0 m m 的支杆对侧向力的干扰更大，且在大部分试验迎角范围，其 干扰量为负值在口s 3 5 。的迎角范围内直尾支杆的偏航力矩干扰量在O 0 0 0 5 以内；且当口2 3 5 。以后，直尾支杆对偏航力矩的干扰略有增大，但干扰量在0 0 0 3 以内，短直支杆产生的偏航力矩 于扰略小在整个试验迎角范围内，直尾支栅 滚转力矩的干扰比较小，且在
11、大部分试验迎角范围， 埘 支杆产生的滚转力矩干扰量为负值，m “约为- - 0 0 0 1 2 5 总的来看，直尾支杆对大迎角的干扰比较小主要影响升阻特性：对俯仰力矩和横侧向特性的干 扰相对比较小，特别是对滚转力矩的干扰更小直尾支杆的长度对支杆干扰有一定的影响。因此，在 尾撑支杆设计时，应适当加长直支杆的长度，以利于支架干扰的扣除。此外，从干扰结果的变化规律 可知，本次结果与“九五结果具有相同的规律 H 、f 兰如一 I II 、I - 岬一 、一IX t 目j剖o 节1 I 1 I 、 、l - - f 1I ，妒k J 侵赳 Vn l 。 lu 、l T j f ，Ir J 川f 1 “
12、t r ，l 1 | J 1 | f V ，l Tl 柏1 0 0 I lkI 兰如一 l l 、lI p F l l l l ，T 3 L I i ，摊I1 It I 佶 一_ 4 呻甘q T l 、ll ， 1j l fJ tLd | l 川，ll v I I l1 】VJ I l 、妒1 I l ：lI 、【廿I u f I 皇，l o OO1 02 0 4 05 0 7 0 | I 1 ，_ 粥俐I f 幸母：- n - -a _L r - _ 一 ， w，、一l - 。l 甘、 一J i 凸“1 I lj ”摊佩弧N I l 自，l I l v | 艮： l V lV l 、l l
13、l V 十 。抽矗南面“ 抽面 田3 尾支杆的纵向干扰量璺葛0 。 4 2 不同预弯支杆的千结果分析 图3 给出了1 3 = 0 。，三座低速风洞( F L 1 2 、F I 加8 、F L - 0 9 ) 的尾撑支杆对纵向试验结果的干扰规 律及干扰量值。从图中给出的尾支杆对纵向结果的干扰情况来看，总的干扰规律是：在- 5 o 2 0 。范围内，尾支杆使升力略有增大、阻力略有减小。且干扰量随迎角增大变化较小l 在2 5 口8 0 的迎角范围F L - 0 9 风洞的尾撑支杆产生的升阻干扰为正值即使试验结果偏大；而F L - 0 8 风洞、F L - 1 2 风洞的尾支杆对升阻的干扰是负值其中，
14、F L - 0 9 风洞尾支杼的最大升力系数干扰量约为0 0 4 、阻力 系数最大干扰量约为0 0 5 ，干扰在迎角约为5 0 。附近支架干扰量比较大；F L 0 8 风洞尾支杆和F L - 1 2 风 洞的尾支杆的升阻干扰量随迎角的变化规律比较一致差异在于干扰量值，比较而吉，F L - 0 8 风洞的 A 4 升阻干扰约大一点，在a = 4 0 时，两座风洞的尾支杆干扰比较大，其中F L - ：2 风洞的“y m = - o 0 4 8 、 A ，A p 一1 ”= - - 0 0 3 5 ，F L - 0 9 风漏的一，一- - - - 4 ) o S 、“- m “= - - 0 0 7
15、 在o 4 0 。以内，三座低速风洞 尾支杆对俯仰力矩的干扰存在一定的差异，其中，F L - 0 9 风洞的尾支杆使得俯仰力矩减小，即产生的 俯仰力矩干扰量为负值；而其它两座风洞的尾支杆产生的俯仰力矩干扰量为正值、且差异很小；它们 的俯仰力矩干扰量的绝对值差别也不大凸朋= 在0 0 0 2 以内，这也说明尾支杆对俯仰力矩的干扰不 大当4 0 4 d 以后，三座风洞的尾支杆对俯仰力矩的干扰比较接近，均产生负的俯佃力矩增量，随 迎角变化，干扰量变化较大 图4 给出了B = 0 。、三座低速风洞( F L 1 2 、F L - 0 $ 、 F L - 0 9 ) 的尾撑支杆对横侧向的干扰结果。由图可见， 不同风洞的尾支杆对横侧向的干扰量随迎角的变化规 律是一致的在5 a 3 5 范围内，三座风洞的 尾支轩对横侵l j 向的干扰都很小，且随迎角增大，干扰 量变化量也很小，因此进行尾支撑试验时该迎角范 围的支杆干扰可以忽略。当4 0 口以后，尾支杆对 横侧向的干扰随迎角变化，其变化规律不明显干扰 量值变化也较大比较
