地效飞行器巡航状态气动特性数值模拟

摘要

地效飞行器以其速度快,气动效率高,有效载荷大,经济性好,节省燃料,航程远等一系列的优点,占据了超低空和掠海面的飞行空档,具有广阔的市场和应用前景,大型化是地效飞行器进入实用化发展的必然趋势。机翼是提供升力的主要部件,机翼的气动特性直接关系到地效飞行器飞行性能,组合翼布局兼顾了地效区航行和高飞的需要,大大改善了地效飞行器的长时间高飞能力,在地效区和非地效区都具有较高的气动品质,海况适应能力较强,已经在新一代的地效飞行器中得到了应用。本文以某发明专利提出的地效飞行器模型为背景,对主翼为组合翼布局的地效飞行器进行了数值研究,工作内容主要包括以下四个方面:
　　 (1)在GAMBIT和CATIA环境下,分别建立二维翼型模型、三维组合翼模型和整机模型。通过网格划分软件,对建立的模型进行网格划分,为数值求解和后处理做准备。
　　 (2)对地效飞行器常用翼型NACA4412的气动特性进行了详细研究,使用FLUENT软件对翼型进行数值模拟,并与理论数据进行对比,一方面验证计算模型的准确性和可靠性;一方面熟练对FLUENT软件的应用,加深对软件求解方法的理解,为后续对三维组合翼和整机的气动性能模拟打下基础。
　　 (3)对多种不同工况下的组合翼模型进行数值模拟,主要包括研究内翼为矩形翼和梯形翼两种组合翼方案的流场;组合翼在地效区和非地效区的气动特性表现:端板高度、机翼上下反角、内外翼面积比例对气动特性的影响规律等。
　　 (4)对地效飞行器的整机模型进行数值模拟,分析地效飞行器巡航过程中的压力分布情况,研究飞行高度、迎角对地效飞行器气动性能的影响,验证组合翼布局形式的地效飞行器掠海高飞的可行性。
　　 本文的研究成果表明组合翼布局适合于掠海高飞型地效飞行器,研究也为地效飞行器布局形式,外形参数选择提供了参考和依据。