2023年高质量发展面临的机遇和挑战_空气动力学研究中面临的挑战与机遇.docx

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1、2023年高质量发展面临的机遇和挑战_空气动力学研究中面临的挑战与机遇 摘 要:空气动力学是在流体力学基础上随着航空工业和喷气推动技术的发展而成长起来的一个新兴学科,空气动力学的发展对于航空航天飞行器的研制有着极为重要的作用,是航空航天最重要的科学技术基础之一,对于国家平安、经济发展、社会和谐都有着极为重要的作用。本文从航空航天事业发呈现状和将来趋势动身,就空气动力学探讨所面临的机遇和挑战进行了探讨。关键词:空气动力学 流体限制 航空航天 发展方向中图分类号:V211 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)06(a)-0000-00空气动力学是探讨物体同气体作相对运动状况下的

2、受力特性、气体流淌规律和伴随发生的物理化学改变,在流体力学基础上,随着航空工业和喷气推动技术的发展而成长起来的一个学科。空气动力学的发展对于航空航天飞行器的研制有着极为重要的意义,是航空航天最重要的科学技术基础之一,对国家平安、经济发展、社会和谐都有着重要和用。在过去一段时间里,由于航空工业的相对成熟,关于航空领的探讨更多的集中于如何通过改进制造过程降低成本,而不再将主要力气投入新技术的探讨,但随着国际形势的日益严峻、信息化程度的提高以及航空运输对平安性经济性的要求,航空技术探讨面临着更多更新的挑战,使得全球重新提高了对航空技术探讨的关注程度。作为航空航天技术的重要基础学科之一的空气动力学,也

3、面临着全新的机遇和挑战。1 空气动力学探讨意义和探讨现状1.1 空气动力学探讨意义人们最早对空气动力学的探讨可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种揣测,但真正形成独立学科是在20世纪航空事业的快速发展之后,是在经典流体力学中发展并形成的新的分支,并且快速成为发展航空航天各类飞行器的重要基础科学和关键技术,推动整个人类航空航天事业的发展,成为航空航天事业发展的基础。如今,空气动力学已经不再仅只是应用于航空航天领域,还被应用于环境爱护、马路交通、铁路交通、冶金、建筑、体育等众多领域,对整个人类社会的发展与进步都有着极为深远的影响。1.2 空气动力学探讨现状在20世纪90年头,随

4、着航空工业的快速发展,使得航空工业整体技术程度相对于其它行业都成熟很多,基于此种缘由,在较长一段时间里学界多认为航空工业已经走向成熟,尤其是空气动力技术基础技术方面,因此航空工业的探讨将更多的集中于成本费用的降低,而削减了对应用技术的探讨重视程度,使得空气动力学的探讨相对缓慢。进入21世纪以后,随着计算机技术、通信技术、飞机设计技术等的发展,人们重新重视起了空气力学的探讨,使得空气动力学得到了较好的发展。如以Euler及Navier.Stokes方程为主要数学模型的整机及部件绕流流场和气动特性计算探讨领域,在我国即得到了极大的发展,并被应用于许多重点型号的研制中;再如飞机多外挂气动干扰特性探讨

5、、现代歼击机大攻角过失速气动持性探讨等,都取得了极大的进展,在计算空气动力学领域也取得了突出的成果,许多探讨成果处于国际先进水平。2 空气动力学探讨所面临的挑战传统的认为空气动力学探讨已经足以满意航空航天需求的相识很明显是错误的,随着飞机一体化设计技术、微型飞行器、行星探测飞行器的发展,必定向空气动力学的探讨提出新的挑战。3 先进飞机器研制需求所带来的挑战随着航空交通事业的不断发展,以及出于国家平安等方面的须要,对先进飞行器的研制需求不断提高。如高机动性作战飞机、可重复运用超群音速飞行器、大型民航机、大型运输机、地效飞行器、微型飞行器、智能飞行器、无人侦察机、战略战术导弹、应用卫星、概念武器等

6、,都对空气动力学的探讨提出了更多的挑战性课题,须要空气动力学从困难流场预料、喷流干扰、气动隐身、微流体力学、气动防热、超群音速边界湍流、低雷诺数流淌力学、地面效应等多个方面进行更深化的探讨,而全部这些探讨,都涉及高度非定常、线性,包括困难的物理化学改变效应的影响,难度极大。例如,大容量运输机的研发,首先须要解决大容量运输机高燃油效率、低噪声、常规跑道起飞着陆实力的须要。在这里,虽然高燃油效率可以通过混合层流限制技术(HLFC)、发展新型发动机、采纳高效的气动设计方面来进行满意,但这些技术要应用到大型飞机、高Re数状况却还存在许多缺陷和不足。再如低噪声的探讨也是大型飞机所必需关注的问题,必需充分

7、将声学探讨向气动探讨结合在一起进行。同时,还必需考虑增升阻力、尾涡效应、发动机喷流和外流干扰效应等。3.1 自适应流淌限制须要所带来的挑战传统空气动力学对绕困难物体的流淌,多集采纳涡发生器、吸气、吹气、肋条等技术进行模拟探讨,但这种探讨主要集中于流淌的被动限制,随着近年来电子技术、软感技术、材料技术等的发展,传统的集中于被动限制的探讨存在很多不足,必需对宏观流淌和微观流淌的主运限制进行更深化的探讨,这对飞行器的将来发展有着极为重要的意义。只有提高自适应流淌限制探讨水平,才能提高自适应流淌限制技术,为飞机结构设计供应更为全面的飞行限制函数,以有效减轻飞机重量和飞行实力。自适应流淌限制的探讨主要包

8、括减阻流淌限制、边界层分别流淌限制、高升力流淌限制三个方面。具有感知实力的自适应流限制技术对于去不稳定性扰动源的影响极为重要,是将来飞行器发展所须要解决的一项关键性技术,对于简化吸气装置和相关系统都有着极为重要的意义。边界层流分别流淌限制技术则驻地改善飞机气动性能有着重要意义,须要进一步探讨射流、湍流、目标流场、近壁面压力分布等方面的关系。高升力流淌限制技术对于飞行器增升装置的研发有着重要意义,须要进一步探讨如何在不降低飞机性能的状况下削减飞机重量提高飞机增升实力。3.2 噪声限制须要所带来的挑战噪声限制是飞机设计所须要考虑的一个重要内容,尤其是随着航空对“平安性、经济性、舒适性和环保性”的要求的不断提高,飞机噪声问题被各界所广泛关注。依据国际航空运输噪声标准规定,飞机噪声辐射在2023年要降低20EPNdB,而要在不影响气动性能和推力的状况下降低噪声,就必需在技术上进行巨大的革新,事实上现有相关技术都还极不成熟,要降低噪声就必需进一步对声学、气动、推力系统、飞机结构之关的关系进行进一步的探讨。