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《空氣動力學學報》2014年第三期

1氣動設計的基本準則

嵌入式大氣數據系統是相對傳統的外插式大氣數據系統而言的，在飛行器飛行包線范圍內，基于其機頭或前機身表面的壓力分布，提取其飛行空速、飛行高度、飛行迎角和側滑角等設計理念。其主要特點是飛行器大氣數據感受器和飛行器是一體化設計，從而保證飛行器的整體最優氣動外形。其氣動力設計的內容包括飛行器前機身流動特征及其機理研究；測壓孔位置的選取，測壓孔的布置方式以及測壓孔數量的確定；飛行器表面的壓力系數與其飛行速度、高度、迎角和側滑角的復雜函數關系的建立等。這些都是嵌入式大氣數據系統設計的關鍵技術。嵌入式大氣數據系統氣動設計的基本準則為：在設計解算迎角、側滑角的測量孔時，要求測壓孔所感受的壓力對迎角和側滑角較為“敏感”；在設計解算飛行空速和氣壓高度測壓孔設計時，則要求所設置的壓力測量孔對迎角和側滑角的變化反應“遲鈍”；飛控系統還要求嵌入式大氣數據系統滿足工程可靠性的要求。

2“三點”解算方法

模型頭部為球冠外形（見圖1），其表面某測點的壓力表達式：從求解得到的αe、βe、qc、p"0四個基本參數便可以確定大氣數據（總溫除外）。球冠模型壓力測壓點及其圓錐角與周向角的定義見圖2。

2．1當地氣流迎角解算式（1）中，在模型上選取3個測壓點的壓力可以。由式（5）求解βe，同樣面臨著的αe與βe耦合的問題。式（4）中已經得到αe，當設定第i、j、k測壓點在與模型的子午面正交的豎直面上時，同樣實現αe與βe解耦，便可以由式（5）求解βe。

2．2馬赫數、靜壓、沖擊壓力解算

3結果初步分析

3．1迎角解算結果分析表1給出了β＝0°，M＝0．60、0．95和1．80條件下，依據當地氣流迎角與模型迎角工作曲線所求解的模型迎角與模型真實迎角的部分結果。第1、3、7測壓點和11測壓點分別為子午面上（測壓點在模型上的布置見圖2，以下同）。在給定的相同試驗條件下，第1、3、7測壓點加上第16、24測點組合定義為狀態A，第3、7、11測壓點加上第16、24測點組合定義稱為狀態B。由表中結果不難看出，在亞、跨、超聲速條件下，在試驗狀態范圍內，由三點算法求解模型的迎角與模型的真實迎角具有較好的一致性，且具有較高的精準度。

3．2側滑角解算結果分析表2為M＝0．60、0．95和1．80條件下，依據當地氣流側滑角與模型側滑角工作曲線所求解的模型側滑角與模型真實側滑角的部分結果。與解算的模型迎角結果相似，亞、跨、超聲速條件下，在試驗狀態范圍內，由三點算法求解模型的迎角與模型的真實迎角具有較好的一致性，且具有較高的精準度。

3．3解算來流靜壓、M數與風洞來流靜壓、M數對比表3給出在來流M＝0．60、0．95和1．80，迎角0°、8°、16°、側滑角0°條件下，解算靜壓P∞0與來流靜壓P∞的比較。結果表明，解算靜壓P∞0與來流靜壓P∞具有較好的一致性，兩者的差異不超過100Pa。表明該解算方法所得到的來流靜壓P∞0具有較好的解算精準度，滿足大氣數據解算的靜壓的精準度的要求。表4則給出在來流M＝0．60、0．95和1．80，迎角0°、8°、16°，側滑角0°、±5°和10°條件下，所解算的馬赫數Ma與來流M∞比較，可以看出解算馬赫數Ma與來流M∞的一致性較好，可以滿足大氣數據解算的Ma數精準度的要求。

4結論

通過以上初步分析，可以得出如下結論：（1）嵌入式大氣數據系統氣動設計所選定的研究模型、其測壓孔的布置合理，具有工程實用性。（2）在驗證試驗條件下，嵌入式大氣數據系統氣動設計所研究的三點解算方法，所解算的來流靜壓、M數和模型的迎角、側滑角具有較好的解算精準度，可以滿足工程設計的需求。

作者：李其暢劉勁帆劉昕楊軼成陳建中田沛洲楊杰康洪波朱世民單位：中國空氣動力研究與發展中心中航工業成都凱天電子股份有限公司