STOVL概述空氣動(dòng)力學(xué)的改進(jìn)方案

1、STOVL概述空氣動(dòng)力學(xué)的改進(jìn)方案摘 要 一架噴氣式飛機(jī)影響的實(shí)驗(yàn)研究。洛克希德馬丁公司、諾斯羅普格魯曼公司/ BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)STOVL系統(tǒng)配置實(shí)施,長達(dá)三年和10個(gè)風(fēng)洞項(xiàng)目的研究。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行BAE系統(tǒng)4.0米5.5米低速風(fēng)洞的測試。在沃頓，英國。高保真的7.5%比例模型被安裝到一個(gè)刺通過支撐支持系統(tǒng),以及定位在球場()從-620沒有偏航。飛機(jī)高度的影響也進(jìn)行了運(yùn)行清潔工的地面效應(yīng)下來延長齒輪的高度。噴嘴特征,包括推力系數(shù),流量系數(shù)、排氣羽流形狀和腐爛,在噴嘴測量的校準(zhǔn)。力和時(shí)刻數(shù)據(jù)測量在所有測試條件使用一個(gè)內(nèi)部儀器,6組平衡分應(yīng)變計(jì).表面應(yīng)變計(jì)壓力還測量了在各種條件下的使用

2、120年的數(shù)組靜壓水龍頭。流可視化是用來確定飛機(jī)和地面嗎表面流場。這次調(diào)查的主要目標(biāo)是提供數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離,高回報(bào)的配置貿(mào)易研究之外,JSF配置原則發(fā)展項(xiàng)目。次要的目標(biāo)是幫助發(fā)展實(shí)驗(yàn)技術(shù)、設(shè)施和一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)備執(zhí)行JSF系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)(SDD)合同。這些目標(biāo)都是滿意的,和主要結(jié)果轉(zhuǎn)移到JSF計(jì)劃包括發(fā)展數(shù)據(jù)在不同部位葉片升力風(fēng)扇盒子噴嘴(VAVBN)和緊湊型的阿希瓣擴(kuò)展性(CAFE)核心噴嘴。引言 垂直起降噴氣效應(yīng)的目的（SJE）測試以確定對(duì)噴管流的誘導(dǎo)效應(yīng)STOVL型車輛的外部空氣動(dòng)力學(xué)其飛行包線內(nèi)的區(qū)域。這包括垂直操作空速（0到45海里）空速其中承擔(dān)充分噴氣飛機(jī)之間轉(zhuǎn)換飛行和充分傳播

3、翼飛行（150至250海里）。此外，這些影響必須特點(diǎn)在地面（專家組）的影響，以及出地面效應(yīng)（OGE的）。這些誘導(dǎo)射流影響的幅度可以是一個(gè)雙方飛機(jī)性能上的主要驅(qū)動(dòng)力和處理品質(zhì)。垂直著陸（VL），垂直起飛（VTO）和短距起飛（STO）的性能都可能受到嚴(yán)重影響。此外，控制效果器/攪拌機(jī)計(jì)劃和控制計(jì)劃必須考慮采取這些力和力矩。這個(gè)測試程序，雖然廣泛，只有部分的STOVL試驗(yàn)總體方案。這些測試被同伴測試，以生產(chǎn)12的SJE模型，從而獲得基準(zhǔn)性能數(shù)據(jù)使用JSF的力和力矩的會(huì)計(jì)制度。12的模型是一個(gè)更能干的系統(tǒng)，由于規(guī)模較大的一個(gè)完整的偏航能力。然而，這種模式是不是那么適合，或確實(shí)，“削減和嘗試”的方式提供

4、給7.5的模型。 這SJE調(diào)查也從讓思維從自由原則的JSF計(jì)劃合同的努力。公司的嚴(yán)格要求和時(shí)間表為了利用設(shè)施，以確保最大靈活的時(shí)間表，以最低的成本。這種模式也被用于測試不專門為STOVL型氣動(dòng)改善。調(diào)試前懸停坑，在帕姆代爾7.5的礦井設(shè)計(jì)規(guī)模模型檢查跑道表面處理的5.5米風(fēng)洞。概念，設(shè)計(jì)，以減少地面效應(yīng)也評(píng)估。此外，普惠公司的C-12型發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室進(jìn)行了測試，與簡化版該模型模擬發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的文章，以周圍的細(xì)胞來評(píng)估流量。除了SJE測試，范圍的STOVL型改善測試期間開展這包括JSF概念發(fā)展階段（CDP）。熱氣體的攝入（HGI），測試，測量的任何噴氣排氣溫度，流量找到自己的方式放回的攝入量;地面環(huán)

5、境測試測量聲，對(duì)熱和壓力的數(shù)據(jù)機(jī)身及其周圍和地面侵蝕測試，測量的各種噴氣流的影響跑道表面。實(shí)驗(yàn)程序BAE系統(tǒng)公司沃頓測試設(shè)施包括4.0和5.5米低速風(fēng)洞，熱燃?xì)鈱?shí)驗(yàn)室（地面侵蝕試驗(yàn)），地面效應(yīng)鉆機(jī)（HGI的測試），1.2米的高速風(fēng)洞。支持這些設(shè)施是由高壓空氣農(nóng)場能夠提供600 psi的空氣在26磅/秒。權(quán)力的空氣量綽綽有余SJE模型7.5。懸停/懸停在逆風(fēng)進(jìn)行測試的5.5米風(fēng)洞，圖1與圖7.5的比例SJE模式安裝。這是一個(gè)開放的回報(bào)風(fēng)洞收縮比是2.32:1。工作部分為5.5m，寬5.0米高。這條隧道是大到足以提供規(guī)模高度超過干涉徘徊60英尺。前進(jìn)速度能力允許的最大獲得40節(jié)安裝與模型被拆除的噴

6、氣機(jī)的盤符，地面邊界層通過系統(tǒng)的吸槽。在更高的速度測試中進(jìn)行了的4.0米風(fēng)洞。這條隧道，描繪在圖2安裝與7.5的規(guī)模SJE模型，是一個(gè)封閉返回風(fēng)洞收縮比是10.6:1。的工作節(jié)是4.0米的，寬2.7米高。這條隧道是大到足以模擬無效的的在利益的前進(jìn)空速條件下（ 45節(jié)）。前進(jìn)速度能力允許的最大獲得170海里安裝與模型被拆除的噴氣機(jī)的盤符，地面邊界層通過專家組測試的接地平面。噴嘴校準(zhǔn)和羽調(diào)查噴嘴的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，開展所示通過負(fù)載細(xì)胞在2D負(fù)載圖3，本措施：需要旋轉(zhuǎn)90，以獲得一個(gè)完整的三維校準(zhǔn)。通過計(jì)算機(jī)獲得充分羽調(diào)查控制皮托耙/表。對(duì)于某些應(yīng)用，例如作為小卷噴嘴出口的調(diào)查中，一個(gè)單一的皮托代替耙。

7、在圖四所示的概念模型外部空氣農(nóng)場，上面提到的，提供的空氣通過四個(gè)獨(dú)立的空氣被送入噴嘴。沿著刺痛控制通過管道供應(yīng)和支柱，一個(gè)電源塊。此電源模塊保持接地（附非十進(jìn)制到年底平衡），允許內(nèi)部的模型，空氣農(nóng)場連續(xù)運(yùn)行，假設(shè)沒有其他大的要求，和用品的可控性允許一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)得到的條件。所有排氣路徑進(jìn)行了模擬使用真行在每個(gè)系統(tǒng)的最后瓶頸板的下游。這包括一個(gè)功能齊全的三軸承旋轉(zhuǎn)管（3BSD）升力，升力風(fēng)扇過渡段。風(fēng)扇和核心噴嘴保持接地，以最小的從現(xiàn)場的模型，但輥職位的間隙分別為生活（附平衡的度量）。由于各的，高度集成的概念進(jìn)行測試，決定輥職位不能孤立的從現(xiàn)場的模型。 這種混合公制/非十進(jìn)制推力系統(tǒng)許多優(yōu)點(diǎn)

8、。首先，多數(shù)推力平衡平衡是一個(gè)明智的大小噴射效果參數(shù)的測量范圍。二，推力滾上允許的余額從各種“凈推力”的直接測量替代概念，利用輥后送風(fēng)。為了完成這個(gè)度量輥推力，喂，使每個(gè)機(jī)翼設(shè)計(jì)，派生通過一套靈活的管功率塊（即所謂“長號(hào)”系統(tǒng)）在翼根歧管。多方面的，機(jī)翼可以看出，在圖5，本系統(tǒng)最小的平衡銜接的稗子電梯，滾動(dòng)和俯仰軸，它的主要興趣，同時(shí)允許自由使用輥后的空氣需要確實(shí)存在小橋接稗子作為量化和糾正使用支票負(fù)荷功能的在長號(hào)系統(tǒng)的壓力。這多方面的分配制度也允許要使用兩個(gè)模型機(jī)翼設(shè)計(jì)。第一個(gè)是導(dǎo)致從多方面退稅堅(jiān)實(shí)的翅膀這使槽滾基線輥后的位置。各種軋輥后設(shè)計(jì)的后組件機(jī)翼安裝。這也有開槽后緣襟翼替代基準(zhǔn)平面皮

9、瓣和規(guī)定翼展超過平原后緣襟翼吹關(guān)節(jié)。 第二翼包括上限和下限面殼，這樣當(dāng)螺栓連接在一起形成了低全會(huì)室，從多方面喂食。表面有六個(gè)孔加工，每一個(gè)能夠接受含滾后噴嘴或插入盲板，這是測試各種輥后超過矩陣位置的設(shè)計(jì)，包括雙位置，以確定損失揚(yáng)程推出的靈敏度張貼位置，方向和向量的角度。一個(gè)問題是，這種機(jī)翼不會(huì)充當(dāng)真正的全體會(huì)議上，尤其是靠近筆尖全會(huì)變得很淺。由于這種擔(dān)心，進(jìn)行廣泛的風(fēng)險(xiǎn)減少實(shí)驗(yàn)幾個(gè)喇叭口確定最佳的方法。窒息的配置進(jìn)行了測試，以及各種穿孔板的概念，這種風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果。減少測試是完全令人滿意全會(huì)性能，通過使用穿孔在噴嘴插入板。除了推出噴嘴參數(shù)上，這次全會(huì)翼弦向槽提供始建通過結(jié)合吹了后緣襟翼。墊片周圍根

10、尖端領(lǐng)先的邊條翼彈，差距被遺留在使用尾隨在邊緣吹瓣全會(huì)翼的搭配設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，其帕爾默給出了在設(shè)計(jì)，制造和驗(yàn)證。主要測試數(shù)據(jù)分別為6分力從主要的平衡和力矩余額數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)所用的是洛克希德馬丁公司航空1.5英寸內(nèi)部應(yīng)變的平衡，指定的C-5.5-1.50。對(duì)于增值敏感性，這平衡懸停測試推出90，給它一個(gè)150磅的正常過渡部隊(duì)的能力。測試，余額被用于在標(biāo)準(zhǔn)方向，給它一個(gè)正常的500部隊(duì)的能力英鎊。在每一種情況下，俯仰力矩的能力各自的正常部隊(duì)的能力，時(shí)間2英寸，軋制力矩能力為500英寸磅。除了力和力矩的數(shù)據(jù)，它是希望得到理解底層流場特性。為此，一些120被安裝在外部表面測壓表面模型和靜態(tài)壓力測量過程中運(yùn)行的

11、所有數(shù)據(jù)。這些水龍頭，奠定了在三種不同的模式。首先，以提供直接配合的數(shù)據(jù)，上半年較低的表面是檢測到相同12SJE生產(chǎn)模型。第二，另一半較低的表面檢測為在此測試配置的興趣領(lǐng)域，例如：周圍的升力風(fēng)扇和軋輥后噴嘴。最后，被安裝在機(jī)翼弦向自來水行系列上部和較低的表面，以評(píng)估各流通控制斷面的影響進(jìn)行測試的概念。各種流場可視化技術(shù)也用來提供有關(guān)此定性信息基本流場，這些技術(shù)包括：引入到周圍空氣中的煙霧說明射流羽夾帶水汽引入噴嘴流量照亮的各種噴射羽狀;模型表面的熒光染料，說明直接的噴泉撞擊;上的熒光染料地面（圖6），說明地面噴射流場。 結(jié)果與討論這些測試的目的是為了探索垂直起降空氣動(dòng)力學(xué)的改進(jìn)，在所有噴嘴系統(tǒng)

12、。包括基本輥噴嘴的設(shè)計(jì)，以及更綜合循環(huán)控制的概念，升力風(fēng)扇備用噴嘴設(shè)計(jì)，替代的核心噴嘴設(shè)計(jì)。這些小節(jié)分為以下部分方便。滾動(dòng)噴嘴/循環(huán)控制提起每磅推力的損失，由于基準(zhǔn)輥噴嘴的幾何形狀是有點(diǎn)比升力風(fēng)扇或更高核心噴嘴有以下幾個(gè)原因。首先，輥喉位于集中在機(jī)翼下表面。這使得當(dāng)?shù)丶涌靺^(qū)域環(huán)境的大量流動(dòng)行事空速低，破壞了一個(gè)很好的協(xié)議在較高空速翼斷電循環(huán)。其次，軋輥噴嘴非圓形，這會(huì)導(dǎo)致較高的環(huán)境空氣夾帶率，相對(duì)較高的升力損失。最后，有各種底盤部件和外部存儲(chǔ)在接近輥噴嘴羽毛的的負(fù)荷，直接噴射沖擊的風(fēng)險(xiǎn)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)周期設(shè)計(jì)要求輥職位都收到一定數(shù)額的氣流由于這些在STOVL型的操作時(shí)間。問題，許多替代輥后概念的

13、建議被認(rèn)為是，因?yàn)槭抢幂伒慕ㄗh張貼各種循環(huán)的改善概念的流量。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將描述以下。 如上所述，全會(huì)翼允許各種輥后的位置進(jìn)行測試和比較。輥噴嘴插入，設(shè)計(jì)方，因此，信箱噴嘴設(shè)計(jì)，可以在這兩個(gè)測試弦向和展向的方向，在每一個(gè)位置，與多個(gè)載體的角度，作為一個(gè)例子，圖7顯示在展向中旬跨度船尾的位置，方向，與船尾的矢量角噴嘴多。輥后的組合也可以進(jìn)行測試，但氣流分裂是跌出了全會(huì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究結(jié)果普遍確認(rèn)以前的數(shù)據(jù)有限，和工程判斷在原設(shè)計(jì)船尾輥噴嘴的位置。和/或基線位置的外側(cè)減少，無效的解除懸停和過渡空速損失。由于減少表面積/解除表面輥噴嘴此外，這些替代的影響。輥噴嘴的位置，一般增加輥噴嘴隆胸的懸停

14、國際通用電氣公司的噴泉形成軋輥。噴嘴的位置向前內(nèi)側(cè)的基線位置并沒有進(jìn)行測試。在過渡，基線弦向方向是可取的，因?yàn)樗岢隽藴p少堵塞迎面而來的空氣，但方向收效甚微懸停輥噴嘴羽的，因?yàn)檠杆俑癄€在任一方向的形狀更圓，因此出口導(dǎo)向?qū)h(yuǎn)場效果現(xiàn)象，如噴泉的形成。噴嘴的組合，用最有前途的在與基線的位置/方向噴嘴，還探討了組合可能發(fā)現(xiàn)，在懸停減少電梯的損失，但所有這些組合轉(zhuǎn)型增加升力損失，這是只是由于在增加所造成的堵塞多個(gè)噴嘴。（從輥噴嘴尾部矢量角的影響基線3），還審查了在過渡空速，使用多種技術(shù)。首先，全會(huì)機(jī)翼是用來測試的敏感性中度載體在幾個(gè)滾噴嘴角度的變化（45）位置。這種敏感性相對(duì)較小，但船尾矢量角增加也明

15、顯減少升力損失在所有情況下，這與船尾凈增加的耦合。重點(diǎn)是綽綽有余的在凈垂直推力減少，并提供大量的受益于長期穩(wěn)定的計(jì)算性能。 較大的尾部的矢量角度進(jìn)行了測試，在在船尾的位置，結(jié)合翼展方向后緣襟翼偏轉(zhuǎn)企圖，創(chuàng)建一個(gè)增強(qiáng)效果。然而，這種皮瓣隆胸?zé)o法實(shí)現(xiàn)無矢量輥噴嘴尾部90，這弦向輥噴嘴吹雇用了堅(jiān)實(shí)的翅膀，用連帽式噴嘴，結(jié)合與開槽平原后緣襟翼。本系統(tǒng)的圖片，開槽后緣襟翼，如圖8所示。最大的弦向輥噴嘴吹效果實(shí)際上平原后緣襟翼偏轉(zhuǎn)45。增加總揚(yáng)程基線是2000磅的順序安排實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)，在過渡空速，因直接推力矢量與皮瓣組合重新連接流的偏轉(zhuǎn)，并誘導(dǎo)好處該系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)襟翼上表面。還保留了基線的所有軋輥的控制權(quán)通過差

16、皮瓣結(jié)合撓度差輥的主要缺點(diǎn)后推力。然而，大鼻子的投球時(shí)刻通過大量的升力增加，造成尾隨緣襟翼，以及飛機(jī)的重力中心的船尾。最后，通風(fēng)輥噴嘴系列，描繪圖9中，進(jìn)行這些噴嘴對(duì)堅(jiān)實(shí)的翅膀。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)小型輥后噴嘴“噴射”系統(tǒng)，但噴射泵雷諾測試的數(shù)字實(shí)現(xiàn)，而且很少效果可見。除了備用輥噴嘴設(shè)計(jì)如上所述，所需的輥替代用途噴嘴的氣流進(jìn)行了研究，主要在試圖振興的上部表面尾隨緣襟翼。翼展瓣吹探討堅(jiān)實(shí)的翅膀，吹弦向皮瓣探索利用全會(huì)翼。圖10是一個(gè)圖片固體機(jī)翼展向噴嘴安裝。這個(gè)數(shù)字還顯示，在的位置弦向槽僅供參考。如前所述，全會(huì)翼允許一弦向槽吹皮瓣設(shè)計(jì)，測試使用略定位的皮瓣。該系統(tǒng)，其中只有要求所需的軋輥后氣流的一部分

17、，實(shí)際上取得了五倍電梯為每單位質(zhì)量流量基線過渡空速輥噴嘴。當(dāng)使用一起選擇部分推力滾后，顯著系統(tǒng)總揚(yáng)程效益的實(shí)現(xiàn)。弦向吹輥噴嘴，這個(gè)系統(tǒng)保留所有通過滾轉(zhuǎn)控制能力差皮瓣撓度結(jié)合與差輥推力，但增加了鼻子，從投球的時(shí)刻后緣襟翼增加升力。用一個(gè)小翼展瓣吹輥后供氣歧管口徑管道相連，下令炸毀整個(gè)固體翼噴氣后緣襟翼關(guān)節(jié)。該系統(tǒng)圖中，如圖10中，也只需要輥后的一部分氣流。不幸的是，該吹的組合和部分軋輥噴嘴的推力，利用剩余的氣流，導(dǎo)致系統(tǒng)總揚(yáng)程相媲美簡單卷噴管推力。由于該系統(tǒng)是開發(fā)僅僅作為一個(gè)概念而不是一個(gè)完全工程解決方案，它被認(rèn)為是相同的升力與其他系統(tǒng)的改進(jìn)也可能是使用這種方法實(shí)現(xiàn)。升力風(fēng)扇在這個(gè)測試的時(shí)間基準(zhǔn)

18、升力風(fēng)扇噴嘴設(shè)計(jì)的D罩，或可伸縮矢量噴管（TEVEN）使用的X 35。然而，擬議交易的研究，以取代這個(gè)由一個(gè)完全不同的葉片箱噴嘴的概念，這可能有重量和性能方面的好處。然而，很少有人知道可能的整合噴嘴的類型與此相關(guān)的問題，因此它對(duì)這一模型進(jìn)行了測試，以獲得SJE數(shù)據(jù)。幾個(gè)迭代的設(shè)計(jì)和測試，最終采用的可變區(qū)葉片盒子噴嘴（VAVBN）的作為當(dāng)前JSF基線?；€升力風(fēng)扇TEVEN噴嘴，圖中圖11中，被測試的初步設(shè)計(jì)葉片盒噴管這最初的設(shè)計(jì)，一個(gè)簡單的1度。自由的制度，被證明有更廣泛的柱的形狀，及相應(yīng)的損失揚(yáng)程較高水平提出空速。此外，這種設(shè)計(jì)有降低推力矢量角度系數(shù)。此外脫穎而出尾部伸展，如圖12所示減少解

19、除轉(zhuǎn)型期的虧損水平，但推力系數(shù)沒有得到改善。這些數(shù)據(jù)有助于進(jìn)一步了解控制柱的形狀，而不是重要性只有盡量減少不利SJE效果，但也噴嘴性能，HGI的和環(huán)境的影響問題改善葉片框電梯損失的第一次嘗試。重新設(shè)計(jì)的升力風(fēng)扇門中心的特點(diǎn)加入圍欄，降低機(jī)體/射流相互作用。我影響，指出改善，但潛在的柱形狀的問題并沒有解決。 一個(gè)機(jī)制，通過控制羽形狀是在葉片中添加固定柱標(biāo)簽噴嘴出口。這些標(biāo)簽，在圖13與圖第二代噴頭，大大減少廢氣我的寬度，并相應(yīng)減少倒吸了一口在過渡。此外，意想不到的推力系數(shù)實(shí)現(xiàn)了效益與較小的選項(xiàng)卡版本。作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫開發(fā)，后期葉片框設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜，個(gè)別葉片翼型形狀和葉片角度進(jìn)行了優(yōu)化控制采取了

20、自由制度的第三度。此外，羽“選項(xiàng)卡的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，以提供增加推力系數(shù)在所有的最佳組合角度和減少過渡升力損失，沒有的負(fù)面影響懸停性能。結(jié)果綜合葉片盒的概念圖，在圖14指定的可變區(qū)葉片盒噴管（VAVBN）。 VAVBN發(fā)展的細(xì)節(jié)在里克曼所述。與本實(shí)驗(yàn)研究的幫助下，解除損失最終水平相媲美的X35 TEVEN實(shí)現(xiàn)，所有的好處可變區(qū)和重量減少的VAVBN。此外，可能通過進(jìn)一步羽剪裁的改善形狀已經(jīng)確定了今后的研究。 核心噴嘴 幾個(gè)核心噴嘴變化進(jìn)行了測試在此方案中，包括了X-35短緊湊軸對(duì)稱噴管（SCAN）噴嘴描繪圖15。噴嘴有一個(gè)典型的收斂部分但相對(duì)較短的不同部分，這是有利于在高速的垂直起降性能設(shè)計(jì)在示范階段的表現(xiàn)。也就在這個(gè)時(shí)候，一個(gè)緊湊型軸對(duì)稱瓣作為一個(gè)正在研究擴(kuò)展性（CAFE）噴嘴的方式，以改善高速性能，不懲罰的STOVL性能。噴嘴，圖在圖16中，縮短收斂段，與也有助于延長分歧一節(jié)噴嘴持續(xù)推動(dòng)向與普通噴嘴其他配置。作為仍然在這家咖啡館噴嘴的幾何工作，面積比和面積的變化與核心噴嘴升力風(fēng)扇推力分裂仍在發(fā)展，因?yàn)镾JE這些參數(shù)的關(guān)系是不眾所周知，需要制定一個(gè)數(shù)據(jù)庫。為了確定SJE這些噴嘴設(shè)計(jì)的敏感性變化1的面積比例和區(qū)域設(shè)置的矩陣，圖，在圖17中