飞行器的气动力学特性与稳定性研究

│中铁二院工程集团有限责任公司协办

107

│

管廊基坑稳定性及变形特性研究■ 中铁十八局集团有限公司天津国际工程分公司 苏天臣

近年来

，随着城市综合管廊的推广以及广泛应用

，管廊

基坑的安全施工以及经济效益越来越受到关注

。如何实现

高效

、经济

、安全的管廊基坑施工

，显得格外重要

。由于地下

综合管廊具有很强的综合性

，其施工特性也较为复杂

，若管

廊基坑较深则施工更为复杂

，对周边环境更易产生不利影

响

，且管廊基坑施工路段常常面临复杂的交通环境

，使得管

廊施工更为受限

，难度更高

、更复杂

。

为了实现管廊基坑的快速安全开挖

，基坑开挖过程中

需进行实时监测

。国内许多学者对基坑进行了研究

，但是这

些研究大多聚焦建筑深基坑的研究与分析

，其中对管廊基

坑的研究也较少分析基坑的稳定性和变形特性

。本文以沙

特法赫德国王石油矿产大学校园内综合管廊基坑为例

，对

基坑施工过程中的变形和稳定性进行分析

。

1.工程概况

该项目位于沙特法赫德国王石油矿产大学校园内

，项目

包括区域

A和区域

B两个区域

，单位工程包括综合管廊

、维

修房

、道路

、绿化等

。综合管廊为钢筋混凝土结构

，高4

.9

m、

宽4

.3

m，占地8200

m2

，全长1

.9

km，主线1

.7

km、支线0

.2

km，

开挖平均深度为8

m，管廊内主要包括给排水管

、水处理系

统

、照明

、输电系统

、通信和消防报警系统等市政设施

。

该项目综合管廊为单舱断面

，综合舱内布置1根

DN315

消防水管

、1根

DN160灌溉水管

、1根

DN110灰水管

、1根

DN90饮用水管

、3个回路13

.8

KV的电力中压电缆

、4孔通信

电缆和通风管道设备

，断面净空尺寸为3

.5

m×4

.1

m。管廊

主体结构采用现浇混凝土结构

，结构型式分为两种结构断

面

，主体结构顶底板及侧墙壁厚0

.40

m。

2.管廊施工特点

该项目综合管廊建设工程位于区域

A，与地面道路走

向布置一致

，位于机动车道下方

，综合管廊中线与道路中线

偏差1

m，综合管廊基坑开挖深度约5

.27

m～10

.1

m，属于

深基坑

。根据地质勘察报告

，18个探孔未发现明显地下水

刘颖昂海松　Ｌｉｕ　Ｙｉｎｇ　Ａｎｇ　Ｈａｌｓｏｎｇ　（南京航空航天大学航空宇航学院，南京２１００１６）　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｅｎｇｉｎｇｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎＯｉｎｇ　Ｕｎｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｄｉｎｇ　２１００１６）　

摘要：本文以南航研究成功的某型号微型飞行器为背景，用理论计算和试验验证的方法，研究了利用传统飞行器飞　行力学方程推算微型飞行器驱动装置参数的可行性，同时研究了静态条件下电动机和螺旋桨的不同匹配对整个动力装置的影　响。　关键词：微型飞行器：电动机：工作特性：螺旋桨　中图分类号：ＴＰ２７３．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７１—４７９２一（２００６）７—００２６一Ｏ３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉ１ｉｔｙ　ｏｆ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ＭＡＶ’Ｓ　ｄｒｉｖｅ　ｂｙ　ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｆｌ　ｉｇｈｔ　ｄｙｎａｍｉ　Ｃ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｉ　Ｓ　ｓｔｕｄｉ　ｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ＭＡＶ　ｏｆ　ＮＵＡＡ　ｂｙ　ｔｈｅｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｅｓｔ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｒ１．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｔｏｒ－ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ａｌＳＯ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｓｔａｔｉ　Ｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏ　Ａｉｒ　Ｖｅｈｉｃｌｅ；Ｍｏｔｏｒ；Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ　０引言　微型飞行器具有体积小、重量轻的飞行平台优势，在军　民两用方面具有十分广阔的应用前景。目前，微型飞行器的　动力装置主要有：电动机或内燃机带动螺旋浆驱动、微型涡　轮发动机驱动等Ⅲ。内燃机虽然具有燃料效率高、输出功率　大等特点，但其调速不便、启动困难等缺点限制了它在微型　飞行器上的应用。微型涡轮发动机从理论上来说是最理想的　选择，但是世界上对微型涡轮发动机的研究还不足以达到实　际应用的水平。而电动机虽然由于电池容量的限制，存在运　行时间短等缺点，但其极高的可靠性、低噪音和价格经济等　优点，使得电动机在微型飞行器的动力装置中使用最为普遍　…【　。　驱动电机自身的工作特性，带上螺旋桨后整个动力装置　对微型飞行器操纵品质、巡航时间和飞行速度等方面都会产　生严重的影响，因此，有必要对微型飞行器驱动装置特陛进　行研究。　作为微型飞行器关键部件之一，需要研究驱动装置参数　计算方法，进行驱动装置的性能测试验证，完成整个动力装　置的匹配实验研究。　１　驱动电机参数计算　在确定微型飞行器基本ｌ生能指标后，根据设计要求首先　进行驱动电机参数计算。一方面要根据微型飞行器飞行过程　中对动力装置的性能要求分析计算；另一方面，由于任务需　要，在保证动力的前提下，必须确保电动机长时间的稳定工　作，这就涉及到电动机额定功率和最大功率的计算。　Ｉ．１飞机起飞质量　全机起飞质量是电动机参数计算的重要依据之一。微型　飞行器的起飞质量由式（１）表示：　ｍ＝ｍ　十ｍ　１Ｉ１　（１）　式（１）中，ｍ是飞机起飞质量，ｍ　是结构质量，ｍ。是动力　装置质量，包括电动机、螺旋桨等，ｍ　是电池质量，ｍ　，是航　空电子与任务设备质量。在微型飞行器优化设计中，必须作　出权衡，使得发动机功率与全机起飞总质量相匹配。本文研　究用的某型微型飞行器采用带螺旋桨的小展弦比飞翼式布　局，飞机外形如图一所示。根据实验和初始设计分析计算结　果，最终全机起飞质量为１６０ｇ。　

第３１卷　第１２期　Ｖｏ１．３ｌ　ＮＯ．１２　新乡学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉｎｘｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　２０１　４年１２月　Ｄｅｅ．２Ｏ１４　

超音速飞行器表面等离子体的电磁特性研究　

李红芳　，张丽华。　

（１．新乡学院物理与电子工程学院，河南新乡４５３００３；２．中国人民解放军９１９１７部队，北京１０２４０１；　

３．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京１００１９１）　

摘要：通过对飞行器周围流场温度、压强和电子密度分布等参数进行分析，探讨等离子体参数对电磁波信号衰减　

的影响，并进行ＨＦＳＳ仿真，得到三维实时的衰减模型，为今后研究通信衰减问题提供了重要依据，也是进一步进　

行再入通信仿真的前提。　关键词：等离子体；电磁波通信；介电常数　

中图分类号：０５３６　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５—７７２６（２０１４）１２—００１８—０３　

０　引言　

飞行器在空间高速飞行时其周围形成的等离子　

体鞘套会严重影响电磁波的传播，导致飞行器通信　

中断，形成“黑障”现象　］。目前还不能避免“黑障”　

现象的发生，但研究“黑障”发生时的通信机理和突　

破点成为研究新型通信技术的方法和手段。　

在２Ｏ世纪６０年代，航天器返回舱再入时遇到　

了黑障问题，美国投巨资开展研究，并进行了无线电　

衰减测量试验，获得了大量的技术数据和经验。我　

国从２Ｏ世纪８Ｏ年代开始进行再入飞行器通信方面　

的研究和实验，研究内容主要包括计算等离子体鞘　

套中电子密度分布并建立模型，计算等离子体的反　

射系数和透射系数等，及其他消除等离子体对通信　

信号衰减的物理和化学手段口］。研究等离子鞘套对　

空间电磁波传播的影响，一般是分析飞行器飞行时　

周围的流场，根据等离子体鞘套的电子密度分布规　

律，构建合适的鞘套模型。对电磁波的传播特性进行　

仿真，例如设模拟飞行器的外形为钝头锥形，对其机　

身下方某参考点在加载等离子鞘套时接收到的均匀　

平面电磁波的场特性进行量化分析［　。　

第ｌ５卷第６期　２００９年１２月　上海大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．１５　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２００９　

文章编号：１００７—２８６１（２００９）０６－０５６０－０６　

合成射流用于提高微型飞行器翼型气动特性的研究　

翁培奋，　葛胱琳，　丁珏　

（上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海２０００７２）　

摘要：合成射流激励器可微型化，能够在流场局部实施细致的流动控制．提出将合成射流技术用于ＮＡＣＡ００１２翼型　绕流的主动流动控制，在ＳＩＡＭＭ４００低速低湍流风洞中对该翼型绕流流场进行烟线显示实验、ＰＩＶ测量实验及翼型　表面压力测量实验，并与数值模拟结果相比较．结果表明：（１）在来流雷诺数为１８　０００，翼型攻角小于１５。时，合成射　流能有效减小翼型表面附近的分离区大小；（２）在翼型攻角０。～１５。范围内，不同攻角下需要调节最佳射流激励频　率．如攻角为２．５。时，合适的激励器频率为１　３００　Ｈｚ；攻角５。时，４００　Ｈｚ和１　３００　Ｈｚ比较适合；而攻角大于等于７．５。　时，共振频率９６０　Ｈｚ更为合适；（３）在来流雷诺数为１４０　０００，攻角小于等于ｌ５。时，合成射流减小了翼型上表面射　流出口附近的压力值，从而使上下表面压力差增大约５％，提高了升力．　关键词：微型飞行器；低雷诺数；风洞实验；合成射流　中图分类号：Ｖ　２１１．３　文献标志码：Ａ　

Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｆｉｘｅｄ　Ｗｉｎｇ　ｆｏｒ　

Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　Ａｉｒ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｗｉｔｈ　Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｊｅｔ　

ＷＥＮＧ　Ｐｅｉ—ｆｅｎ，　ＧＥ　Ｔｉａｏ－ｌｉｎ，ＤＩＮＧ　Ｊｕｅ　

（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００７２，Ｃｈｉｎａ）