超临界自然层流机翼设计及基于TSP技术的边界层转捩风洞试验

摘要

为了实现绿色航空节能减排的目标,层流设计技术成为飞行器设计者的研究热点.对于跨声速客机而言,超临界自然层流机翼设计技术将显著减小飞行阻力,提升气动性能,减少燃油消耗和污染物排放.首先,基于高精度边界层转捩预测技术耦合翼型优化设计系统,实现超临界自然层流翼型设计;经过合理的翼型配置,形成超临界自然层流机翼.转捩数值模拟分析结果表明,超临界自然层流机翼的层流流动特性良好.然后,以比例为1∶10.4的试验模型在荷兰高速低湍流度风洞进行边界层转捩风洞试验,使用温度敏感材料涂层(TSP)技术拍照获得机翼表面在不同马赫数、雷诺数和迎角工况下的层流-湍流分布.最后,通过超临界自然层流机翼边界层转捩试验结果,探讨了该类型机翼的转捩特性随来流参数的变化规律,总结了超临界自然层流机翼设计的关键因素.此外,该模型也可用来验证边界层转捩预测技术在超临界、高雷诺数工况下的预测精度.