体襟翼诱导的高超声速层流分离流动结构
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摘要
高超声速飞行器常采用体襟翼(flap)作为控制舵,当在临近空间飞行时,表面绕流一般为层流流态,体襟翼偏转将导致激波/边界层干扰,很可能伴随局部层流分离等复杂流动现象。与湍流相比,层流边界层抗干扰能力弱,分离范围更大,如果飞行器在临近空间长时间巡航飞行,大范围的分离有可能对飞行器的安全造成不利影响。本文针对典型高超声速飞行器体襟翼诱导的局部层流分离问题,开展了风洞试验研究,通过油流技术描述了局部分离流动结构,给出了影响分离特性的主要因素。对比分析表明,实际飞行器的前体外形导致体襟翼局部分离特性与常规的平板压缩拐角高超声速层流分离流动结构有很大的差别,在相同的偏转角下,前者流动分离向上游发展的范围更大,三维效应更加显著;并且前者的体襟翼初始分离偏转角明显小于后者的初始分离角。因此,常规的平板压缩拐角高超声速层流分离的研究结果在应用于实际飞行器外形时要慎重。
引文