本文研究涡流发生器控制超临界翼型和翼身组合体机翼的附面层分离问题。通过对翼型、翼身组合体机翼附面层特性的风洞试验研究,首先摸清超临界翼型和机翼的附面层分离特性;研究涡流发生器改善附面层形态、推迟和延缓湍流附面层分离,进而改善翼型、机翼升阻性能的流动机理及涡流发生器形状、几何参数和位置的影响。 本文研究工作是国内首次系统的开展超临界翼型、翼身组合体机翼附面层特性研究,也是国内首次采用涡流发生器技术进行翼型、机翼附面层分离控制问题研究;同时,根据已经查询到国内外公开报道的文献资料,尚未见到用涡流发生器进行超临界翼型、机翼附面层分离控制的研究工作。 在大型生产型低速风洞中,本文采用了目前国内外在附面层研究方面所能使用的风洞实验测量与诊断技术,包括:测压、测力、油流、丝线、热线、热膜、尾流总压排管测量等,较系统研究了超临界翼型、翼身组合体机翼附面层特性及涡流发生器形状、几何参数、位置等因素对控制附面层分离效果的影响。通过研究工作,得到以下结论: 1)超临界翼型由于其上翼面较平坦,附面层具有弱分离特征,表现为较好的大迎角附面层分离形态和较差的抗失速能力。 2)超临界翼型附面层分离控制适合采用微型涡流发生器。其对超临界翼型附面层分离控制主要表现为减阻、增升效果不明显。微型涡流发生器不仅在工作状态可减小阻力,升力损失很小,而且在非工作状态产生的附加阻力很小甚至还能减小阻力。其最佳位置应位于分离线前2H～5H涡流发生器高度之间。 3)对翼身组合体等弦长大展弦比超临界机翼,除翼梢处流动三维效应强外,机翼其余部分包括接近翼根附近,均具有近似二维流动的特征。机翼附面层分离具有翼型附面层弱分离特征。把α=10°时的附面层厚度和分离位置作为涡流发生器设计依据。 4)对于附面层弱分离的超临界机翼,适合采用高度较小的微型涡流发生器,既具有较好的减阻效果,又不使升力产生较大损失,这与涡流发生器对翼型附面层分离控制得到的结论一致。涡流发生器弦向位置对附面层分离控制效果影响显著,不同高度涡流发生器均有其最佳气动效率的弦向位置。对高度H=0.16和0.26的微型及H=0 .46的亚附面层厚度涡流发生器,其最佳弦向位置分别为附面层离分离线前约4倍和8倍涡流发生器高度处,涡流发生器尺寸越小,越应靠近附而层分离线。涡流发生器展向间隔对控制附面层分离的效果也很明显。间隔太小,对z厄流有阻塞,不利减阻:间隔太大,涡流发生器对距其较远处的流动控制能力不足。涡流发生器的间隔取△Z一25mm较为合适。涡流发生器安装角度对附l灿层分离控制效果主要表现在产生旋涡的强度,涡流发生器的最佳安装偏角p二25。。 5)涡流发生器对附面层分离产生控制机理来自于提高了附面层底部动量,而且这种动量变化影响到机翼表面的压力梯度,使得涡流发生器上游附面层内速度也得到提高。油流和丝线流动显示技术可真实反映涡流发生器对机翼附面层分离的控制效果。 6)根据流动显示结果,指出单丝热线不适合用于涡流发生器下游具有较强_维流动的附面层测量。关键词:涡流发生器,超临界机翼,附面层分离,控制,风洞实验