空气动力学第三章

.,第三章机身的气动特性,31引言32旋成体机身绕流图画33细长旋成体小迎角气动力特性34大迎角细长旋成体气动力特性,.,31引言,弹身提供体积承受有效载荷，也是产生阻力的主要部件，同时也产生一部分升力，对飞行器整体力矩特性有不小影响。一般导弹都采用旋成体，飞机为非旋成体。对亚音速：圆头尖尾、圆头圆尾，圆头气流不易分离；对超音速：尖头体主要减少波阻。,.,一、几何参数,1.坐标系,2.几何参数,.,二、母线方程旋成体头部母线方程（箭、弹头所常用的头部形状母线方程）锥形头部，蛋形头部，抛物形头部，卡门形头部，哈克形头部，指数形头部。,三、旋成体的体积旋成体体积旋成体的表面积表面积比最大横截面积,.,32旋成体机身绕流图画,一、亚音速绕流图画,轴对称流动，三维-二维,旋成体：前驻点在迎风面与翼型相同，后汇合点在背风面,旋成体存在横向流动，不满足儒氏库塔条件。,上表面前端“吸力区”，后段“压力区”下表面前端“压力区”，后段“吸力区”,升力无贡献产生一不稳定力矩,.,二、超音速绕流图画,头部激波,不对称的锥形激波,锥、柱结合处膨胀波,柱段，减速增压,柱锥结合处膨胀波,.,33细长旋成体小迎角气动力特性,一、压强分布,对于轴对称细长体，与相比不是小量，不能忽略,.,配方加上,一、压强分布(续),.,一、压强分布(续),此式表明：已知就可求出；与成非线性关系，不能叠加。,小扰动假设长细比很大；迎角很小。,来流轴向流()横向流(),.,一、压强分布细长体轴向流物面压强分布,轴对称流动，,压缩性影响在物面上各点是不同的;亚音速压强分布前后对称，超音速产生轴向力(厚度波阻),细长体理论可以求得,.,一、压强分布细长体横向流物面压强分布,小迎角下，横向流看作绕圆柱的不可压流动,对空间任一点，不能叠加,细长体压强分布：,物面上,.,二、法向力系数,只有横向流产生法向力,.,二、法向力系数(续),尖头截尾式,尖头尖尾式,仅有尖头,尖头带柱段,尖头、柱、截尾组合体,.,三、力矩系数及压力中心,细长旋成体对头部俯仰力矩,尖头尖尾式,.,三、力矩系数及压力中心(续),细长旋成体压心,细长体压心与几何参数有关，与气动参数无关,实际应用中,头部压心,尾部收缩段压心,旋成体,.,四、轴向力系数,轴向流,横向流,亚音速：,超音速：,亚音速：,超音速：,.,五、升力、阻力,切尾式底部,.,34大迎角细长旋成体气动力特性,一、绕流图画,附面层未分离，位流理论可用,横向流起重要作用,两侧涡对称，未破裂，使法向力增加,没有侧向力,流场为三维定常对称流场,.,一、绕流图画（续）,横流起主导作用,两侧涡不对称，压强分布左右不对称产生侧力和偏航力矩,不对称涡不固定带有随机性,与数量级相同，的出现对旋成体的气动特性不利,流场为三维非定常流场,横流起完全作用,两侧出现不对称涡交错从机身上脱落,增大，下降，以致完全消失,.,.,.,流动控制：大攻角时飞行器背风区的流动由这些强度和位置都不对称的涡控制，控制了这些涡，就能控制飞行器的运动。通过头部人工扰动的不同的位置、强度和类型可以达到不同的非对称涡流动响应。（1）采用吹吸气的办法。通过吹吸气改变某一侧的涡量（增加或减少）来改变涡的强度，削弱涡非对称性；（2）可转动头锥。用