舵面铰链力矩在飞机设计和操控中有着非常重要的作用,在低速风洞中进行铰链力矩试验是获得舵面铰链力矩特性的重要方法。在低速风洞铰链力矩试验中,需要选择合适的铰链力矩天平进行试验,本文通过CFD软件计算铰链力矩的范围为天平量程的选择提供依据。舵面铰链力矩受影响的因素很多,本文将研究机翼或安定面与舵面的间隙、来流风速、固定转捩带对舵面铰链力矩的影响规律,以及分裂舵的铰链力矩特性,比较风洞试验和软件计算的结果,为风洞试验提供借鉴和参考。本文分五章,各章内容概述如下:第一章为引言部分,内容包括铰链力矩的研究背景、国内外研究现状、本文的研究内容和研究方法。主要介绍了铰链力矩的定义和重要性,以及影响铰链力矩的各种因素;在风洞中进行模型的铰链力矩试验直接测量舵面的铰链力矩值,结果可靠,但是存在试验周期长、试验技术有难度、试验方案难以确定天平量程等不足;通过气动力数值计算也可以获得舵面的铰链力矩值,其优点是可以分析舵面绕流流动的细节,并且周期短、状态多,但计算结果的误差较大。本文通过风洞试验和CFD软件计算相结合的方法研究模型舵面的铰链力矩特性以及各种因素对舵面铰链力矩的影响。第二章介绍了本文进行的低速风洞舵面铰链力矩试验。试验在气动中心低速所1.4m×1.4m风洞中进行,通过铰链力矩应变天平直接测量舵面的铰链力矩。试验内容包括铰链力矩的缝隙效应试验、来流风速影响试验、固定转捩带影响试验、分裂舵铰链力矩试验、油流显示试验。试验结果按照处理流程进行了修正和保存。第三章介绍了本文CFD软件计算的过程。采用SolidWorks进行几何建模,导入到ICEM-CFD生成计算所需的C型结构网格,利用ANSYS-CFX计算模型在各个状态下的气动载荷,然后利用CFX-Post和Tecplot进行计算结果的后处理,得到舵面的铰链力矩、压力云图和流线图等。计算内容包括缝隙效应、来流风速影响、分裂舵铰链力矩特性。第四章为铰链力矩研究结果与分析。通过CFX计算结果确定的铰链力矩范围,选择风洞试验采用的铰链力矩天平。比较铰链力矩风洞试验结果和软件计算结果,认为试验结果和计算结果具有较好的一致性。舵面的低头力矩随迎角和舵偏的增大而增大,简单分析其机理。分析不同缝隙宽度下的研究结果,发现缝隙宽度对舵面铰链力矩的影响比较复杂,根据舵面表面压力分布和舵面周围流线图,探讨了铰链力矩的缝隙效应。研究相同状态舵面在不同来流风速下的铰链力矩,发现低速情况下不同来流风速对舵面铰链力矩试验影响不明显。由分裂舵铰链力矩研究结果,得到了分裂舵的气动特性,验证了二维模拟的可靠性。通过分析试验结果发现在安定面上粘贴粗糙带可以改变舵面的绕流流场,影响舵面的铰链力矩。油流试验得到的舵面表面油流图谱,反映了舵面表面的流动情况,和计算所得的流线图进行比较,进一步验证了软件计算结果的合理性。第五章是对硕士研究生论文工作的总结。