翼尖链翼组合式无人机气动特性研究OA

为深入分析翼尖连接对组合式无人机气动特性的影响,本文建立了基于多面体网格的组合式无人机高保真数值模拟方法,并采用三维低雷诺数FX63-137平直机翼算例验证了计算方法的准确性。在雷诺数(1.5~2.0)×10~5条件下,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,系统研究了组合体与单体单元的升、阻力系数及升阻比变化特性,在此基础上推导建立了组合体气动特性随单体数量变化预测模型。研究结果表明,通过翼尖连接的方式可以显著提升组合式无人机的最大升阻比,如2机组合体相比单机的最大升阻比提升率可达约29.85%,其机理在于:翼尖连接可以显著增加组合式无人机的展弦比,使机翼升力分布更趋近于理想分布,同时消除了中部单元的翼尖涡干扰,减小了诱导阻力。但随着单体数量的增加,这种增升效应逐渐降低,同迎角下单体数量从9机增加到10机的最大升阻比提升率衰减至约1.84%,主要由于单体数量增加带来的气动力增量有限,对参考面积逐渐增大的组合体而言效果趋于弱化。此外,当单体飞机处于组合式无人机不同位置时,其气动特性会发生显著变化。具体而言,位于两侧的飞机气动特性提升效果仅为位于中部飞机的50%左右。经过进一步验证,本文推导建立的预测模型对不同构型的无人机组合体气动特性预测均具有较好的准确性和适用性,升、阻力系数的误差均在2%以内。