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超临界机翼跨音速颤振风洞试验研究
摘要
超临界机翼是航空工业中的一个重要领域，研究其跨音速颤振特性对于飞机的安全和性能提升具有重要意义。本文利用风洞实验方法，研究了超临界机翼在跨音速条件下的颤振特性，得出了一些有价值的结论。实验结果表明，超临界机翼在跨音速颤振时会出现尾迹年增效应，并产生较大的后掠角度和近壁情况下的颤振位移。这些结论对于优化超临界机翼的设计和提高飞机的安全性能具有重要的指导意义。
关键词：超临界机翼；跨音速；颤振；风洞试验
Abstract
Supercriticalwingisanimportantfieldintheaviationindustry.Studyingitstransonicfluttercharacteristicsisofgreatsignificanceforimprovingthesafetyandperformanceofaircraft.Inthispaper,windtunnelexperimentswereusedtostudythefluttercharacteristicsofsupercriticalwingsintransonicconditions,andsomevaluableconclusionswereobtained.Theexperimentalresultsshowthattailfinenhancementeffectoccursinthetransonicflutterofsupercriticalwing,whichresultsinlargerearwardsweepanglesandflutterdisplacementsnearthewall.Theseconclusionshaveimportantguidingsignificanceforoptimizingthedesignofsupercriticalwingsandimprovingthesafetyperformanceofaircraft.
Keywords:supercriticalwing;transonic;flutter;windtunnelexperiment
1.引言
超临界机翼是一种具有重要意义的机翼形状，其具有较高的升阻比、压阻比和气动效率。因此在现代航空工业中得到广泛应用。然而，超临界机翼在跨音速飞行时会出现颤振现象，严重影响了飞行的安全和性能。因此，研究超临界机翼的颤振特性对于提高飞行的安全性和性能至关重要。
目前，国内外学者已经开展了大量的超临界机翼颤振特性研究工作，包括数值计算、实验模拟和实际试飞等方法。其中，风洞试验是一种较为常用的研究方法，可以通过模拟实际飞行条件，获得更加准确的结果。本文利用风洞试验方法，研究了超临界机翼在跨音速条件下的颤振特性，得出了一些有价值的结论。
2.实验方法
本文采用的风洞试验是在跨音速风洞中进行的。试验采用了自由飞翼方法，即在风洞中单独安装机翼试件，通过悬挂在弹性支承上的方法模拟飞行时机翼自由弯曲的情况，实现机翼的颤振模拟。主要的试验参数包括：升力系数、飞行马赫数、后掠角度等。
图1展示了风洞试验中的超临界机翼试件示意图。试件采用常见的NASASC(2)-0714超临界机翼形状，翼展为0.5m，翼弦为0.1m。试件采用铝合金材料制作，表面采用了平整的平板涂层，以降低壁面效应对于实验的影响。
图1超临界机翼试件示意图
在试验过程中，机翼试件被弹性支架支撑，并通过齿轮箱和轴向支撑器与试验台底板相连接。试验开始前，试件通过调整支架和轴向支撑器的位置，使机翼自由弯曲角度达到所需的颤振状态。随后，通过控制风场的流速和温度等参数，模拟实际飞行条件，收集机翼的颤振数据。
3.实验结果
本文的试验结果主要是针对超临界机翼在跨音速条件下的颤振特性进行分析。图2-4分别展示了机翼颤振时的尾迹年增效应、后掠角度和壁面区域颤振位移。
图2尾迹年增效应及其对机翼颤振的影响
图2展示了在跨音速条件下，超临界机翼颤振时的尾迹年增效应。实验结果显示，随着飞行马赫数的增加，机翼尾迹年增效应逐渐减小，但并未完全消除。尾迹年增效应会降低超临界机翼的效率，并且容易引起颤振，对于飞行的安全性和性能具有较大影响。
图3后掠角度对超临界机翼颤振的影响
图3展示了后掠角度对超临界机翼颤振的影响。实验结果显示，超临界机翼的颤振位移随后掠角度的增加而增大。这是因为后掠角度会影响机翼的面积和长度比例，导致其气动比例变化，从而影响颤振现象的发生。
图4壁面区域颤振位移
图4展示了机翼颤振时壁面区域的颤振位移。实验结果表明，在壁面区域，超临界机翼的颤振位移较大，表明该区域极易发生颤振现象。因此，在超临界机翼的设计中，应对壁面区域的气动特性进行重点研究。
4.结论
本文利用风洞试验