平流層飛艇氣動特性的數值模擬研究.pdf

1、平流層飛艇是運行在平流層底層（20～50km）的輕于空氣的飛行器，由于具有長時間定點懸停、覆蓋面積廣、不易被雷達探測等諸多優(yōu)點，可以作為多種用途的通信平臺，受到世界各國的廣泛關注。氣動性能分析是平流層飛艇總體方案論證和設計的重要內容。飛艇氣動力的計算、掌握氣動參數的變化規(guī)律對飛艇有效的控制操作、穩(wěn)定性分析、合理的設計等方面具有重要的現實意義。本文針對某型平流層飛艇，利用CFD數值模擬技術分析了在環(huán)境參數和模型參數變化時，飛艇氣動力特性的

2、變化規(guī)律。
　　本文首先結合ADINA對CFD的數值計算原理進行了簡要介紹，對數值計算中一些基本理論和參數進行了探討，建立了模擬平流層飛艇外流場的相關控制方程、湍流模型，給出了邊界條件，在此基礎上實現對飛艇氣動力特性的模擬，并與風洞實驗結果進行比對，研究表明，本文所采用的數值模擬方法能夠較好地反映平流層飛艇的氣動力特性。
　　在此基礎上，針對某型飛艇原型，對環(huán)境參數的變化，如飛艇升空過程及駐空工作中偏航角、俯仰角改變時的氣動

3、力的變化規(guī)律進行了模擬，研究表明，飛艇氣動力參數隨偏航角或俯仰角的變化具有一定規(guī)律性，而升空過程中的氣動力則變化復雜。隨后對飛艇模型參數的變化，如有無尾翼、長細比改變以及原型和縮尺模型氣動力的差異等方面進行了數值模擬，計算結果為平流層飛艇氣動外形設計提供了參考。
　　最后，在前文分析基礎上總結了影響飛艇氣動力特性的主要因素，對長細比及雷諾數同時改變時的氣動阻力進行計算，得到多組數據，通過曲面擬合給出了該型飛艇阻力系數的計算公式，并