还是想象下10去掉6个棍子的可能性

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 22:55:10
航空器外部气动构型表面有非常多的薄壁/板件,由于材料结构刚度都有一定的临界值,超过临界速度后,机翼、舵面、蒙皮、尾翼、副翼在跨声速和超音速状态下都很容易产生气动弹性变形。在变形过程中,基于材料自身的弹性系数,这些构件会出现结构振动。振动过程中除了弹性力和气动力,还有大小和方向随时间而变化的惯性力的作用,这种振动在一定条件下,会导致结构失去动稳定性,进一步产生自激振动。这种在气动力、弹性力和惯性力共同作用下出现的现象就是颤振,也叫动气动弹性现象。这些现象会导致关键部位材料变形、断折,严重情况下会导致机毁人亡。

气动弹性问题一直是困扰航空界的一大难题,在莱特兄弟首次试飞前,兰利的“空中旅行者” 作了两次不成功的飞行试验。第二次试飞时机翼和尾翼毁坏了,失败原因众说纷纭,其中颤振可能是第二次失败的罪魁祸首。

当年歼—8Ⅱ飞机试飞时,在跨音速下产生了剧烈的后机身颤振,这个问题困扰多年,始终无法解决,顾诵芬总师3次乘座歼教—6跟踪观察歼—8Ⅱ的振动特征,最终通过反复气动修形,总算是过关。

早期的飞行器设计中的空气动力学分析都是将机翼﹑机身和其他气动部件当作刚体来处理。螺旋桨低速飞行时代,对机翼颤振问题,人们最初选择把两层机翼相连的方法提高刚度,从而起到一定程度上的减少颤振的作用——这个方法是不是现在的棍子也有暗合之处?

10号可调式的多波系进气道,采用的是机腹部附面层隔板,它同时起到进气口压缩斜板的作用,后部第二级压缩斜板为可调,在第二级压缩斜板上开有附面层吸除孔。这里面包含了压缩斜板、液压调节系统等可动机械部件以及附面层隔离、抽吸装置/放气系统、旁通系统,整个进气道口因为如此复杂的结构,重量相当大——但是六根“棍子”并非有人所想象的是连接进气道上方机身以支撑重量用。

从公开图片看附面层隔板在与机身结合处有1米左右的独立部分向前延伸,这部分的构型正好是容易产生颤振的薄板件。由于目前材料工艺水平的限制,要想进一步加强此部位的结构刚度,传统方法是补强增厚,这一定会导致重量的进一步增加,无法在满足重量指标。再者,改变结构导致气动阻力的增加更是得不偿失。

那么如何去掉这六个棍子呢?至少在当前水平条件限制下,在没有更好的航空材料/工艺下,无法简单的通过拿掉棍子解决问题。除非,象F-16那样采用简单的固定式正激波进气道,F-16的进气道的优点是在跨音速下(0.8m~1.3m)进气效率非常高,在大迎角和侧滑的情况下也能有良好表现。它的缺点也很明显,在1.5M以上,F-16加速性能相当差。就连先进的无尾折线大三角翼形(就是F-16XL箭型翼)改型在超音速飞行下的特性也不过尔尔。(装F100-PW-200发动机的F-16XL-1最大速度只飞到了M1.8,装F110-GE-100发动机的F-16XL-2高空最大速度也仅能达到M2.0。据说F-16XL计划采用新的可调进气道,可以保证飞机飞到M2.2以上,但并没有能够实现。)

当然,现在流行的BUMP进气道也不是不可以考虑,加装BUMP的F-16 DSI验证机所有包线飞行品质在都非常接近生产型F-16,并达到了最大速度M2.0。新的进气道显示其亚音速性能特别是剩余功率方面略优于生产型进气道,证明取消附面层隔离装置对整个系统是有益的。

综合起来看,在目前的技术条件下,10号为了保证当初的高超音速指标,只能采用如此复杂的可调进气道。过长的进气口压缩端板由于材料加工等水平的限制,为了避免颤振,提高整体刚度,使用6跟加强筋是最简单有效的手段。如果日后材料水平有所提高,或者设计指标有所变更,去掉棍子还是有可能的。航空器外部气动构型表面有非常多的薄壁/板件,由于材料结构刚度都有一定的临界值,超过临界速度后,机翼、舵面、蒙皮、尾翼、副翼在跨声速和超音速状态下都很容易产生气动弹性变形。在变形过程中,基于材料自身的弹性系数,这些构件会出现结构振动。振动过程中除了弹性力和气动力,还有大小和方向随时间而变化的惯性力的作用,这种振动在一定条件下,会导致结构失去动稳定性,进一步产生自激振动。这种在气动力、弹性力和惯性力共同作用下出现的现象就是颤振,也叫动气动弹性现象。这些现象会导致关键部位材料变形、断折,严重情况下会导致机毁人亡。

气动弹性问题一直是困扰航空界的一大难题,在莱特兄弟首次试飞前,兰利的“空中旅行者” 作了两次不成功的飞行试验。第二次试飞时机翼和尾翼毁坏了,失败原因众说纷纭,其中颤振可能是第二次失败的罪魁祸首。

当年歼—8Ⅱ飞机试飞时,在跨音速下产生了剧烈的后机身颤振,这个问题困扰多年,始终无法解决,顾诵芬总师3次乘座歼教—6跟踪观察歼—8Ⅱ的振动特征,最终通过反复气动修形,总算是过关。

早期的飞行器设计中的空气动力学分析都是将机翼﹑机身和其他气动部件当作刚体来处理。螺旋桨低速飞行时代,对机翼颤振问题,人们最初选择把两层机翼相连的方法提高刚度,从而起到一定程度上的减少颤振的作用——这个方法是不是现在的棍子也有暗合之处?

10号可调式的多波系进气道,采用的是机腹部附面层隔板,它同时起到进气口压缩斜板的作用,后部第二级压缩斜板为可调,在第二级压缩斜板上开有附面层吸除孔。这里面包含了压缩斜板、液压调节系统等可动机械部件以及附面层隔离、抽吸装置/放气系统、旁通系统,整个进气道口因为如此复杂的结构,重量相当大——但是六根“棍子”并非有人所想象的是连接进气道上方机身以支撑重量用。

从公开图片看附面层隔板在与机身结合处有1米左右的独立部分向前延伸,这部分的构型正好是容易产生颤振的薄板件。由于目前材料工艺水平的限制,要想进一步加强此部位的结构刚度,传统方法是补强增厚,这一定会导致重量的进一步增加,无法在满足重量指标。再者,改变结构导致气动阻力的增加更是得不偿失。

那么如何去掉这六个棍子呢?至少在当前水平条件限制下,在没有更好的航空材料/工艺下,无法简单的通过拿掉棍子解决问题。除非,象F-16那样采用简单的固定式正激波进气道,F-16的进气道的优点是在跨音速下(0.8m~1.3m)进气效率非常高,在大迎角和侧滑的情况下也能有良好表现。它的缺点也很明显,在1.5M以上,F-16加速性能相当差。就连先进的无尾折线大三角翼形(就是F-16XL箭型翼)改型在超音速飞行下的特性也不过尔尔。(装F100-PW-200发动机的F-16XL-1最大速度只飞到了M1.8,装F110-GE-100发动机的F-16XL-2高空最大速度也仅能达到M2.0。据说F-16XL计划采用新的可调进气道,可以保证飞机飞到M2.2以上,但并没有能够实现。)

当然,现在流行的BUMP进气道也不是不可以考虑,加装BUMP的F-16 DSI验证机所有包线飞行品质在都非常接近生产型F-16,并达到了最大速度M2.0。新的进气道显示其亚音速性能特别是剩余功率方面略优于生产型进气道,证明取消附面层隔离装置对整个系统是有益的。

综合起来看,在目前的技术条件下,10号为了保证当初的高超音速指标,只能采用如此复杂的可调进气道。过长的进气口压缩端板由于材料加工等水平的限制,为了避免颤振,提高整体刚度,使用6跟加强筋是最简单有效的手段。如果日后材料水平有所提高,或者设计指标有所变更,去掉棍子还是有可能的。
为什么一定要去掉棍子?
有些东西,不懂其作用的时候觉得很倒胃口,懂了以后越看越爱~~
原帖由 zhenyan 于 2007-3-5 17:47 发表
有些东西,不懂其作用的时候觉得很倒胃口,懂了以后越看越爱~~

就是!!!!!
棍子都是成对出现的,每组角度都不一样,应该有涡流发生器作用---------------------不明白的就不要先否定它!
原帖由 电饭锅 于 2007-3-5 18:14 发表
棍子都是成对出现的,每组角度都不一样,应该有涡流发生器作用---------------------不明白的就不要先否定它!

这个也许,可能性不大吧。

“由于气体有粘性,气体沿固体壁面流动时,接近固体壁面的气流,在摩擦力的作用下,越近壁面的流层速度越低,直接接触壁面的那层气体速度为零。固体壁面附近受摩擦力作用而减速了的气流区域称为附面层。”

换句话说附面层内气流流动速度很低,而且多为紊流的不规则运动。
:L :D:D 要的就是紊流的不规则运动
原帖由 zyz201 于 2007-3-5 18:49 发表
:L :D:D 要的就是紊流的不规则运动

多谢指教。;funk ;P :b
去了棍子就不是恶棍了,不是恶棍我反而有些看不习惯。
仔细观察这种布局的飞机好像都有棍子只不过的细节的问题,假如这六跟棍子能更隐蔽点,在进气口那里处理一下就好了,
:) ...要能有具体的数学模型模拟,才能仔细推断棍子所带来的优势或者说特点。

不过能做这个模拟需要相关数据太敏感,或者请毒版给我们弄一下....;P
貌似讨论过无数次了 小棍子不是单纯的加强筋