上翼面开缝的翼伞翼型气动特性研究

摘要

翼伞在远距离滑翔和定点着陆方面的优势,使其在人员空降、装备定点空投以及航天器回收等方面的应用越来越普遍。由于必须保留足够尺寸的前缘切口用于充气,翼伞相比于普通机翼阻力更大,上翼面也更容易发生流动分离导致较早失速。文章提出一种在翼伞上翼面中后部开缝的翼伞构型,并采用计算流体力学方法对其气动特性开展了数值模拟分析。仿真结果表明,采用开缝构型能够显著提升翼伞翼型的升阻力特性,最大升力系数提高28.8%,最大升阻比提高10.8%。对开缝参数影响的初步分析表明,最大升力系数的提高幅度对开缝的宽度更敏感,合理选择较大的开缝宽度更有利于翼型最大升力系数的提高;而最大升阻比的提高幅度对开缝的位置更敏感,选择在翼型后半部分开缝更有利于最大升力系数的提高。流场分析表明,开缝构型显著减缓了翼型上表面的流动分离,同时还导致分离涡的形态也发生了变化。综上,翼伞翼型上翼面的开缝设计能够显著改善翼型的升阻力特性,文章所提出的上翼面开缝设计可以使翼伞的气动性能得到较为显著的提升。