10、无人系统跨音速翼型开发与螺旋桨能效优化

无人系统跨音速翼型开发与螺旋桨能效优化

在航空领域，无人系统的发展日新月异。其中，跨音速翼型的设计以及螺旋桨的能效优化对于无人飞行器的性能提升至关重要。下面将详细介绍跨音速翼型开发和螺旋桨能效优化的相关内容。

跨音速翼型开发

• 设计背景与目标
  • 为了构建一个能形成节能翼型设计与优化问题的飞行器环境，设想了一种无人航空系统。该概念飞行器大部分飞行时间将在跨音速的高效巡航条件下运行，因此设计目标包括最大化飞行器的续航时间、实现高跨音速最高速度，同时设计出最大厚度比为弦长 16%的翼型。
  • 长航时飞行能力要求飞行器具备最大的气动效率和最小的燃油消耗，为此需尽可能延长翼型上的层流，以减少阻力、降低燃油消耗和污染。但层流对前缘后掠角和环境条件敏感，所以研究聚焦于无后掠角翼型的二维跨音速流动。
• 计算工具
  • 翼型设计使用了一系列 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（遇到绊流或后缘）触发。eN 方法适用于二维 Tollmien - Schlichting 波通过线性不稳定性增长主导过渡的情况，且该方法始终处于激活状态，自由过渡可发生在绊流上游。eN 方法有用户指定的参数“Ncr”，本次翼型设计和分析使用标准 Ncr 值 9，同时也研究了将过渡参数