不同侧风类型影响下的飞机尾涡数值模拟研究

在航空飞行中，低空风切变极易对处在起飞爬升或进近着陆阶段的飞机带来安全隐患，严重时会导致飞机失速甚至坠毁。低空风切变往往还具有持续时间短、尺度小、突发性强等特点。因此在中国民航和通用航空业高速发展的背景下，加强对飞机遭遇低空风切变的数值模拟仿真和研究具有重要意义和实际价值。采用SST模型并使用FLUENT计算尾涡演化，通过构建H-B尾涡耗散二维模型，应用ANSYS FLUENT UDF(user defined function)编译环境侧风不同的7种情况进行尾涡耗散机理的数值模拟，通过对比成都双流机场实地探测的尾涡发现在非线性垂直切变影响下侧风和涡诱导速度的叠加会导致尾涡对周围的压力分布不对称，引起尾涡对倾斜。     

近地阶段ARJ21飞机尾流遭遇安全性研究

在实际管制运行中,为了缩短ARJ21飞机与前机尾流间隔,同时避免尾流遭遇危险事件的发生,选取前机机型为A330-200重型机,分别对ARJ21纵向和横向穿越前机尾涡场两种模式下的风险性进行了分析。首先建立了前机尾涡耗散与速度诱导模型,然后根据ARJ21遭遇尾流受力响应模型进行求解,分别计算出两种尾流遭遇模式下ARJ21整机、机翼、机身、平尾及发动机升力与力矩的变化,最后计算得出滚转力矩系数指标和过载增量指标进行安全性验证。结果表明：当ARJ21以ICAO规定的尾流间隔纵向遭遇尾涡时,其滚转力矩系数小于0.04,过载增量与安全裕度之和小于0.5;在交叉跑道上空横向遭遇尾涡时,过载增量与安全裕度之和小于0.5,验证了ICAO尾流间隔标准的安全性。ARJ21跟随A330-200的尾流间隔较ICAO标准缩短2481m,缩减率为26.79%,有效提高了机场的运行效率。     

多机型组合下的尾流遭遇仿真研究

为更好的研究尾流的演化和遭遇，将数值模拟与后机响应相结合，进行不同机型组合下的尾流危险区研究。采用H-B(Hallock-Burnhan)模型模拟仿真尾涡流场，进行尾涡演化，提取全流场的时空信息。选取我国数量较多使用频繁的机型进行尾流遭遇分析，将滚转力矩系数作为尾涡遭遇安全评价指标，求解不同前后机的尾流间隔，并进行危险区的可视化。结果显示：不同机型组合下呈现出的尾流间隔相比于RECAT-CN(Re-categorization)尾流间隔都有一定的缩减空间。同前机不同后机的机型组合下，由于后机气动力特性的不同，危险区的差异主要表现为纵向范围大小；不同前机同后机的机型组合下，危险区的宽度和长度的变化都存在一定的差异。使用数值模拟进行前机尾流演化能更好的探究尾涡危险区的变化趋势，更精确的计算尾流间隔。