摘要:设计并测试了一种用于现场测量动态充气机翼上下表面内外压差的仪器系统,揭示了充气翼型的空气动力学特性的重要见解。风洞试验证明了低压差读数在 1.0–120 Pa 范围内的全部能力,覆盖 3 至 10 m/s 的速度,攻角从 − 20 到 +25 ◦。读数稳定,在运行飞行范围内的变化系数为 2% 至 7%。实验数据证实了底部前缘再循环气泡的出现,与低雷诺数状态和进气口的存在有关。它支持基于局部压力差的空气动力学特性新方法的提议,该方法考虑了受限的气流结构并提供与实际观察相符的升力估计。结果也与之前按照不同策略获得的数据兼容,并被证明可以有效地参数化膨胀和失速现象。总体而言,该仪器可以直接用作飞行测试设备,并且可以进一步转换为崩溃警报和预防系统。
在硬壁、封闭截面风洞中进行测量对于开发安静的飞机和验证计算结果是理想的,而开放式喷气消声设施在声学上是更好的测量环境;封闭截面风洞对测试条件的空气动力学特性提供了很高的信心。飞机的气动噪声仍然是政府和工业界面临的主要问题,封闭截面风洞中声学测量的准确性和有效性至关重要。该项目始于现有概念;增强和修改技术以适应各种风洞设施。在工业环境中成功实施麦克风阵列后,开始了进一步的研究以改进物理技术。此类测试的限制之一是使用安装在风洞壁上的麦克风阵列时信噪比 (SNR) 较差。这可能会限制辨别接近或低于设施背景噪声水平的声源的能力。本研究的第二部分旨在研究传感器安装细节如何帮助提高信噪比。本报告介绍了麦克风安装策略的系统研究。结果表明,将单个麦克风凹进麦克风直径 (d) 的深度 (最多 2d) 可带来高达 3dB 的改善。将凹进深度增加到 2d 以上可带来高达 10dB 的改善,凹进深度达到 10d 可带来高达 20dB 的改善。最大的改善发生在 25 kHz 以下,尽管在 0 到 48 kHz 范围内也有改善。埋头凹槽的效果要么没有改善,要么背景噪声水平增加高达 20dB,这可能是由于凹槽孔径内的腔模式振荡。观察到不同密度的 Kevlar 布和丝绸覆盖物之间的 SNR 存在显著差异。当在凹进阵列的地板上添加声学泡沫衬里时,观察到背景噪声水平降低了 5 到 10dB。总体而言,这项研究的结论是,使用带有声学泡沫衬里的凹进阵列可以显著提高硬壁风洞测试中的麦克风阵列 SNR。研究的最后一部分旨在找到改进给定数量传感器的麦克风阵列的方法,观察风洞中测试模型的噪声源的方向性。主要关注的是找到阵列作为源定位可行工具的范围,并确定阵列范围极端处的源的误差,以改进未来的测量技术。
高质量测量的可用性被认为是了解模型不确定性以及验证和改进气动风力涡轮机模型的最重要先决条件。然而,传统的风力涡轮机实验程序通常不能为此提供足够的信息,因为它们只测量集成的总(叶片或转子)负载。这些负载由气动和质量诱导分量组成,它们在一定的翼展长度上集成。在 80 年代末和 90 年代,人们意识到需要更直接的气动信息来改进气动建模。为此,一些研究所启动了实验计划,测量压力分布以及由此产生的不同径向位置的法向和切向力。在 IEA Wind 的支持下,许多这些测量结果被存储在任务 14 的数据库中