仿生正弦边缘对改善小展弦比矩形翼自诱导滚转特性的实验研究

摘要

固定翼微型飞行器目前在各个领域得到广泛的应用,但是由于其尺寸小、重量轻的特点在使用过程中易受突风、阵风等外界复杂流动扰动作用的影响,进而出现横向大振幅的自诱导滚转,最终导致失控、坠机.对于固定翼微型飞行器抗风性能的改进是目前该领域研究的重点和热点.在自然界中动植物经过漫长的进化过程,具备对周边复杂自然环境较好的适应能力,本研究基于对鸟类外形和飞行的观察,对小展弦比矩形翼自诱导滚转特性开展仿生物流体力学研究.通过风洞实验,测量不同正弦边缘对展弦比为2矩形翼的滚转抑制效果.实验结果表明,正弦状仿生边缘可以对矩形翼的滚转起到良好的抑制作用.本实验中,相同周期数条件下,大幅值正弦边缘相比小幅值正弦边缘对矩形翼自诱导滚转的抑制作用更加明显,特别是在大迎角下.此外,研究发现正弦边缘的周期数与矩形翼的滚转抑制效果之间不具备明显的相关性.同时,仿生状正弦前缘相比正弦边缘对滚转的抑制效果更加明显.