斜置飛翼的氣動(dòng)設(shè)計(jì)與飛行動(dòng)力學(xué)的初步研究.pdf

1、設(shè)計(jì)具有高效的超音速巡航能力的飛機(jī)，特別是超音速巡航的運(yùn)輸機(jī)是航空工業(yè)近30年努力實(shí)現(xiàn)的方向。為此各國的航空研發(fā)機(jī)構(gòu)都對此類飛機(jī)進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)工作，得到了許多研究成果和寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。作為高速飛機(jī)布局的一種選擇——斜置機(jī)翼飛機(jī)特別是斜置飛翼在此期間也得到大量的研究和關(guān)注，歐美各國都對這種非常規(guī)布局的飛機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析，并進(jìn)行了許多的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。本文即在整理分析國外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上對斜置機(jī)翼技術(shù)尤其斜置飛翼進(jìn)行

2、了初步的研究與分析，重點(diǎn)研究了斜置飛翼的超音速和亞音速的氣動(dòng)特性。 理論分析表明，具有橢圓載荷分布的斜置橢圓機(jī)翼有最小的升致波阻和誘導(dǎo)阻力。因此斜置機(jī)翼飛機(jī)能夠有效地減小飛機(jī)在高跨音速和低超音速時(shí)的飛行阻力，提高飛機(jī)超音速飛行的氣動(dòng)效率。斜置機(jī)翼最為重要的特點(diǎn)莫過于它在結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)后掠角的改變，對應(yīng)不同的飛行狀態(tài)改變機(jī)翼的后掠角，以保證飛機(jī)在在低速、跨音速和超音速能夠同時(shí)獲得最優(yōu)的氣動(dòng)效率，這正是再次引起人們對它進(jìn)行深入研究

3、的興趣所在。盡管斜置機(jī)翼有這些技術(shù)優(yōu)勢，但非對稱斜置布局帶來的強(qiáng)烈的氣動(dòng)和慣性耦合對飛機(jī)的飛行動(dòng)力學(xué)和飛行控制產(chǎn)生了許多不利影響，對于斜置飛翼這種缺少平尾控制的飛機(jī)問題將更加嚴(yán)重。針對非對稱布局的斜置飛翼獨(dú)特的氣動(dòng)特性和飛行動(dòng)力學(xué)特性，本文論述了對其進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)所要面臨幾個(gè)重要問題，其中包括斜置后掠角的選擇；翼型剖面的設(shè)計(jì)；非對稱的機(jī)翼平面形狀的設(shè)計(jì)；機(jī)翼沿展向的彎曲和扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)等。 本文根據(jù)國外相關(guān)研究設(shè)計(jì)了一種運(yùn)輸機(jī)類斜置飛

4、翼方案，對該方案超音速和亞音速氣動(dòng)特性進(jìn)行了計(jì)算和分析。超音速計(jì)算采用笛卡爾直角網(wǎng)格求解歐拉方程；亞音速計(jì)算采用定常勢流的格林函數(shù)方法求解無粘氣動(dòng)力系數(shù)，粘性阻力采用工程估算的方法計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明斜置飛翼的確有較高的超音速巡航飛行的氣動(dòng)效率，并且通過適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)設(shè)計(jì)能夠有效抑制因非對稱布局帶來的非對稱的力和力矩的大??；通過后掠角的改變，斜置飛翼也能夠獲得較好的低速和亞音速氣動(dòng)特性，針對超音速巡航點(diǎn)設(shè)計(jì)的氣動(dòng)外形在亞音速小后掠下未產(chǎn)生明顯