10、无人航空系统的跨音速翼型开发与螺旋桨能效优化

无人航空系统的跨音速翼型开发与螺旋桨能效优化

跨音速翼型开发

在无人航空系统中，为了设计出高效节能的翼型，需要综合考虑多个因素。

设计目标

• 长航时 ：无人飞行器大部分飞行时间需在跨音速高效巡航状态下，因此要最大化飞行器的续航能力。这意味着翼型设计参数应是在给定巡航升力系数或一定巡航升力系数范围内的最小阻力系数，以提高气动效率并降低燃油消耗。
• 高跨音速极速 ：具备高冲刺速度有助于提高飞行器的响应能力，例如在不同感兴趣区域之间重新定位。然而，为了最大化极速而采用较薄的翼型可能会增加结构重量，导致飞行器更重。此外，由于天线集成等原因，飞行器可能还需要相对较厚的机翼，因此设计的翼型最大厚度比应为弦长的 16%。
• 特定参数范围 ：新的 16% 厚翼型的规格包括每英尺雷诺数范围从 170 万到 250 万，马赫数范围从 0.4 到 0.8。

计算工具

使用了一系列 FORTRAN 计算机程序，包括 MSES（版本 3.12b）及其优化器 LINDOP（版本 2.50）。MSES 程序能够对用于高升力系统和跨音速机翼的翼型进行设计、分析和优化。在 MSES 解决方案中，边界层过渡由自由过渡（满足 eN 准则）或强制过渡（遇到扰流片或后缘）触发。eN 方法适用于预测二维 Tollmien - Schlichting 波通过线性不稳定性增长为主要过渡启动机制的情况，并且该方法始终处于激活状态，自由过渡可以发生在扰流片上游。eN 方法有用户指定的参数“Ncr”，它是