第四讲-飞机总体布局型式的选择.ppt

飞机总体布局 型式的选择 飞机设计研究所 航空科学与工程学院 第四讲 飞机总体布局型式的选择 4.1 飞机型式的含义与内容 4.2 飞机配平形式选择 4.3 机翼参数选择 4.4 尾翼布置及参数选择 4.5 隐身对布局设计的影响 4.1 飞机型式的含义与内容 明确了飞机的设计要求后，就要对飞机的外形进行全面的构思，即进行飞机型式的初步选择 4.1 飞机型式的含义与内容 飞机型式没有严格的定义。 飞机型式就是飞机的总体气动布局型式。 飞机型式是指飞机部件几何外形特征及装载布置方案的总称，如机翼、机身、尾翼及发动机、起落架安装位置、装载布置方案等不同的组合。为满足不同的飞机设计要求，不同的气动、重量、刚度和使用维护等各方面的要求，这些部件有各不相同的外形，其组合又可有不同的型式。 飞机型式是飞机各部件数目，外形和相对位置的总称 ?飞机型式选择在飞机设计中的地位和作用 飞机设计过程中，影响飞机性能的重大决策基本上都是在飞机型式选择过程中作出的 飞机的气动力特性、强度刚度特性、使用维护性能、制造工艺性能等各个方面的特性，在飞机的型式确定下来以后就基本上确定了 正确地选择飞机型式对设计速度和设计质量有很大的影响 不恰当的飞机型式，会引起以后设计中的重大返工。如果在风洞试验甚至在试飞之后，发现飞机的性能或操纵安定性差，则可能推翻整个方案，就会大大影响设计速度 飞机型式选择和飞机的设计要求之间不存在一一对应关系 飞机型式选择的主要工作 4.2 飞机配平形式选择 飞机总体配平型式也就是飞机的气动布局型式，通常指不同承力面的安排型式。 机翼是产生升力的主要部件，前翼、水平尾翼和垂直尾翼等是辅助承力面，用于保证飞机的操纵性和稳定性。 飞机配平型式的选择是一个复杂的创造性的设计过程，技术因素是首先要研究的问题。另外，飞机型式选择还会受到其他非技术因素的制约，例如：市场 、设计人员的风格和习惯等。 4.2 飞机配平形式选择 达索公司的设计传统 4.2 飞机配平形式选择 根据配平翼面和机翼之间的相对位置和配平翼面的多少，通常分为以下几种型式 正常式布局：水平尾翼位于机翼之后 鸭式布局：水平尾翼位于机翼之前 无尾布局：只有一对机翼，但立尾有无不确定 三翼面布局：机翼前面有前翼，后面有平尾 4.2 飞机配平形式选择 正常式布局 多数飞机采用正常式布局，主要是因为正常式飞机布局积累的知识和设计经验比较丰富。 飞机正常飞行时，保证飞机各部分的合力通过飞机的重心，保持稳定的运动。 正常式布局的水平尾翼一般提供向下的负升力，为了保证飞机的静稳定性 ，飞机机翼的迎角大于尾翼的迎角。　　 4.2 飞机配平形式选择 正常式布局 4.2 飞机配平形式选择 正常式布局 4.2 飞机配平形式选择 鸭式布局 鸭式布局是飞机最早采用的布局型式，莱特兄弟设计的飞机就是鸭式布局，但是由于鸭翼提供的不稳定的俯仰力矩造成鸭式飞机发展缓慢。 随着主动控制技术的发展，鸭式布局技术日趋成熟，鸭式飞机在中、大迎角飞行时，如果采用近距耦合鸭翼型式＊，前翼和机翼前缘同时产生脱体涡，两者相互干扰，使涡系更稳定，产生很高的涡升力。 　 ＊近距与远距鸭翼的更多介绍 －方宝瑞，《飞机气动布局设计》 4.2 飞机配平形式选择 鸭式布局的难点是鸭翼位置的选择和大迎角时俯仰力矩上仰的问题。由于鸭翼位于飞机的重心之前，俯仰力矩在大迎角的情况下提供较大的抬头力矩（上仰力矩），不能够稳定的飞行，因此必须提供足够的低头力矩来平衡之 在后机身加边条（X-29） 限制放宽静稳定余度 采用发动机推力矢量技术等 4.2 飞机配平形式选择 前翼尖端涡流布置不当，会引起机翼弯矩增加，阻力增大，所以对于客机常常采用将前翼布置在机翼的远前下方，减少前翼对主翼的气动影响。 4.2 飞机配平形式选择 无尾布局 ? 无尾布局飞机一般采用大后掠角的三角形机翼，用机翼后缘的襟副翼作为纵向配平的操作面。? 无尾飞机配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失，同时力臂较短，效率不高。飞机起飞时，需要较大的升力，为此必须将襟副翼向下偏，这样会引起较大的低头力矩，为了配平低头力矩襟副翼又需上偏，造成操纵困难，配平阻力增加。 因此，无尾式布局的飞机通常采用扭转机翼的办法，保证飞机的零升力矩系数大于零，这样可以有效的降低飞机飞行时的配平阻力。 4.2 飞机配平形式选择 无尾式布局同正常式布局飞机相比有如下的优点 飞机结构重量轻 隐身特性好 气动阻力较小 超音速阻力更小 4.2 飞机配平形式选择 三翼面布局 在正常式布局的基础上增加了水平前翼构成的，它综合了正常式布局和鸭式布局的优点，有望得到更好的气动特性，特别是操纵和配平特性 增加前翼可以使全机气动载荷分布更为合理，