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| 1 | CFD技术在航空工程领域的应用、挑战与发展显示文摘计算流体力学(CFD)技术在航空工程领域发挥着重要作用。总结了CFD技术在航空工程领域中的应用,系统阐述了气动设计、气动弹性、气动噪声、数字化飞行等多学科耦合计算领域对CFD技术的需求,结合实际工程应用分析了CFD技术面临的主要挑战。总结了近年来CFD技术在流动分离、边界层转捩、高精度方法和运动网格技术等领域取得的研究成果以及在气动特性评估、流动机理分析、气动设计、气动弹性、气动噪声等工程领域中的应用。进一步展望了CFD数值模拟未来的几个关键技术以及应用前景。 | 周铸 黄江涛 黄勇 刘刚 陈作斌 王运涛 江雄 | 2017 | 航空学报2017，38，3： | 47 |
| 2 | 变系数瞬态热传导问题边界元格式的特征正交分解降阶方法显示文摘提出了一种基于边界元法求解变系数瞬态热传导问题的特征正交分解(POD)降阶方法,重组并推导出变系数瞬态热传导问题适合降阶的边界元离散积分方程,建立了变系数瞬态热传导问题边界元格式的POD降阶模型,并用常数边界条件下建立的瞬态热传导问题的POD降阶模态,对光滑时变边界条件瞬态热传导问题进行降阶分析.首先,对一个变系数瞬态热传导问题,建立其边界域积分方程,并将域积分转换成边界积分;其次,离散并重组积分方程,获得可用于降阶分析的矩阵形式的时间微分方程组;最后,用POD模态矩阵对该时间微分方程组进行降阶处理,建立降阶模型并对其求解.数值算例验证了本文方法的正确性和有效性.研究表明:1)常数边界条件下建立的低阶POD模态矩阵,能够用来准确预测复杂光滑时变边界条件下的温度场结果;2)低阶模型的建立,解决了边界元法中采用时间差分推进技术求解大型时间微分方程组时求解速度慢、算法稳定性差的问题. | 胡金秀 高效伟 | 2016 | 物理学报2016，65，1： | 6 |
| 3 | 含间隙非线性机翼跨声速颤振时滞反馈控制显示文摘颤振主动控制会引入时滞,对气动弹性系统闭环稳定性具有显著影响。针对当前考虑时滞的机翼颤振主动控制多集中在亚、超声速域,采用线性气动力分析的研究现状,结合现代飞机大都以跨声速巡航、控制面偏转为作动器进行主动控制的应用特点,发展了考虑结构间隙非线性,基于气动力降阶模型的跨声速颤振时滞反馈主动控制方法。首先,以白噪声为激励信号,辨识得到跨声速下非定常气动力降阶模型,与间隙非线性结构模型耦合,构建被控对象状态空间模型;然后,通过一种含积分项的状态变换将输入信号存在时滞的被控系统转化为无时滞的系统;最后,采用最优控制理论设计最优时滞反馈控制。仿真结果表明:对于含时滞的系统,若施加不考虑时滞影响的控制方法,则无法抑制颤振,所提控制方法的有效性不受时滞大小的影响,可有效抑制颤振的发生。 | 聂雪媛 郑冠男 杨国伟 | 2021 | 北京航空航天大学学报2021，47，10： | 6 |
| 4 | 基于CFD的风雨环境翼伞动力学建模显示文摘为研究风雨对翼伞飞行性能的影响,引入风雨环境翼伞动力学模型,在气动方程中加入雨膜、风荷载、雨荷载等影响因素。利用CFD技术模拟风雨环境:通过网格速度模拟风场,多相流模拟降雨,动网格模拟翼伞姿态变化,并求解时均Navier-Stokes(RANS)方程,对气动方程进行补充与验证,从而完成风雨环境的翼伞动力学建模工作。研究结果表明:CFD模拟结果与NASA经典风洞试验结果接近,验证了翼伞气动方程的合理性;所建模型能够较好描述翼伞在风雨环境下的飞行性能,为复杂环境下翼伞建模提供了新思路。 | 孙青林 梁炜 陶金 罗淑贞 陈增强 贺应平 | 2017 | 中南大学学报(自然科学版)2017，48，8： | 3 |
| 5 | 基于变弯度后缘的机翼阵风响应减缓数值研究显示文摘针对带有变弯度后缘的机翼建立了阵风响应分析的数学模型,并开展了阵风响应减缓的仿真研究。采用计算流体力学(CFD)方法计算变弯度后缘给定动态偏转运动下的广义非定常气动力,并基于状态观测器法辨识CFD数据建立后缘动态偏转下的广义气动力模型,采用面元法计算模态运动、阵风引起的广义气动力,利用广义预测控制(GPC)方法设计阵风减缓控制律,在此基础上对变弯度后缘与传统铰链舵面动态气动力特性进行对比。仿真结果表明:基于变弯度后缘的GPC方法能够有效减缓由阵风引起的机翼翼尖加速度响应,翼尖加速度减缓效率为44.33%;相比传统铰链舵面,变弯度后缘偏转时弦向剖面上下表面压力分布更连续,相同舵偏下对机翼动态气动力影响更大,阵风响应减缓效率也更高,采用变弯度后缘进行阵风减缓具有更为广阔的应用前景。 | 尉濡恺 戴玉婷 杨超 于思恒 | 2023 | 北京航空航天大学学报2023，49，7： | 3 |
| 6 | 飞机阵风响应减缓技术综述显示文摘为降低阵风对飞机飞行性能与安全的影响,早期往往通过加强飞机结构来抵抗阵风干扰。从20世纪50年代开始,人们逐步发展了基于主动控制的阵风响应减缓技术,并成功应用于多个实际飞机型号,有效降低了阵风响应,提高了飞机的疲劳寿命和飞行品质。国内的相关研究起步较晚,在国产大飞机等项目的需求牵引下,阵风减缓的工程应用已提上日程。本文提出了飞机阵风减缓研究的总体技术路线,并按此路线梳理了以下技术的历史发展和研究现状:首先介绍了阵风减缓的基础数学模型,涉及飞机动力学模型、阵风模型、非定常气动力模型及阵风响应分析方法;其次从减缓控制机理和控制律设计两个方面分析了阵风减缓的设计方法;回顾了阵风减缓风洞试验和飞行试验及实际应用的具体案例;最后概述了阵风减缓研究的前沿进展并总结了亟需解决的关键技术问题,以期为该领域的科研和工程技术人员提供借鉴与帮助。 | 杨超 邱祈生 周宜涛 吴志刚 | 2022 | 航空学报2022，43，10： | 3 |
| 7 | 大展弦比无人机平台的阵风减缓飞行试验显示文摘阵风减缓主动控制技术是飞机应对阵风影响的有力手段,为了对设计的阵风减缓系统进行评估,飞行试验是不可或缺的。由于阵风的精确测量较为困难,如何验证减缓系统是否有效是一个难题,提出一种“开-闭”式统计学试验方法以解决该问题。以一架大展弦比无人机作为试验对象,将基于PID控制原理设计的阵风减缓系统叠加在原飞机的增稳系统上进行了飞行试验。通过统计学方法对试验结果进行分析,结果表明搭载了阵风减缓系统的飞机质心过载降低20.5%,翼根弯矩降低12.9%,验证所提的试验方法可行、有效。 | 周宜涛 杨阳 吴志刚 杨超 | 2022 | 航空学报2022，43，6： | 2 |
| 8 | 阵风载荷减缓系统故障分析显示文摘阵风引起的额外载荷会引起飞机结构疲劳,降低结构使用寿命。采用非定常气动力有理函数拟合方法建立时域状态空间下的动力学系统,设计了阵风载荷减缓系统。研究了阵风载荷减缓系统3种典型故障模式(副翼偏转饱和、舵机卡死、副翼偏转延时)的力学建模方法,并对机翼在阵风减缓系统故障模式下的阵风响应进行分析。仿真结果表明,3种故障模式均不利于阵风载荷减缓系统对阵风载荷的减缓,对于一些特定情况,故障模式下的阵风载荷减缓系统不仅不能减缓阵风载荷,还会带来由副翼偏转不当引起的额外负载。 | 刘磊 徐敏 康伟 | 2017 | 飞行力学2017，35，4： | 1 |
| 9 | 基于状态空间涡格法的阵风减缓分析显示文摘阵风响应计算及阵风减缓控制系统设计是飞行器气动弹性分析中的重要内容。基于状态空间涡格法(VLM)建立飞行器阵风气动力模型,给出有限元结构模态及控制面模态广义自由度与涡格法控制点边界条件的插值关系,建立适用于复杂模型的阵风响应分析方法,弥补了传统阵风响应分析方法需要进行有理函数拟合或迭代计算资源消耗大等不足。在此基础上,基于经典PID控制方法设计阵风减缓控制系统,仿真得到离散阵风及von Karman连续阵风激励下的系统开/闭环时域响应情况,对比响应幅值计算减缓率。仿真计算结果表明:根据所提方法建立的阵风响应分析方法准确,阵风减缓控制系统能有效降低原气动弹性系统的阵风响应。 | 杨澜 安朝 谢长川 杨超 | 2022 | 北京航空航天大学学报2022，48，7： | 1 |
| 10 | 基于喷流作用的自然层流翼型阵风载荷减缓控制显示文摘为降低来流阵风引起的飞机气动载荷,基于CFD数值模拟对自然层流翼型NLF416开展了后缘喷流作用减缓阵风载荷的研究,研究包括开/闭环控制两部分工作,分别分析喷流动量系数、延迟时间及反馈系数和变量等对控制效果的影响。结果表明:喷流作用对阵风减缓是有效的,合适的喷流动量系数可有效减缓阵风引起的升力响应,降低响应变化量约78.9%,考虑喷流的迟滞效应后,可进一步减小10%左右;闭环控制方面,相比基于升力系数反馈存在的各种问题,基于上游阵风速度的控制明显较优,不仅有效降低了升力峰值,多减小了响应变化量约14.3%,动量系数也类似余弦函数变化,其控制效果更接近于开环控制。将这一结果运用至多种形式的连续阵风响应抑制中,也得到了较好的减载效果,进一步验证了喷流控制适用的广泛性。 | 王海峰 邓枫 刘学强 覃宁 | 2022 | 航空学报2022，43，11： | 0 |
| 11 | 纵向阵风扰动下典型通航飞机俯仰角响应显示文摘为了研究飞机的纵向气动参数(C_(Lα)、C_(Dα)、C_(mα)、C_(mα̇)、C_(mq))以及平飞速度(Lw)、翼载荷(V0)等参数对抗风性能的影响,在满足MIL-F-8785C中规定的一级飞行品质条件下:首先,选取5种代表机型对其进行风场扰动下的动态响应仿真计算,得到了这5种飞机在阵风风场和紊流风场扰动下的航迹和姿态角响应;然后,逐个改变飞机的纵向气动参数及平飞速度、翼载荷等参数,对不同参数的抗风性能影响进行灵敏度分析;最后,分析得到,对于同一架飞机,增加升力线斜率、俯仰阻尼系数、平飞速度这3个参数的绝对值会让飞机纵向抗风性能变好,增加静稳定裕度、翼载荷这2个参数的绝对值会让飞机纵向抗风性能变差。该结论可以为飞机设计过程中就如何提高飞机的抗风性能提供参考。 | 李小荣 吴长勇 | 2023 | 海军航空大学学报2023，38，2： | 0 |
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