进气道与尾喷管的参数选择飞机的总体布置.doc

进气道与尾喷管的参数选择-飞机的总体布置 C y 型式的飞机所做的分析中得知,飞机配平损失的大小决定于纵向静稳定度m 及机翼和水平 z 尾翼的几何参数,这也是在几何外形布局过程中需要重点考虑的问题。由于在现代飞机上主动控制技术日益广泛的应用,可以使飞机的纵向静稳定度大幅度降 C C C y y y 低,达到m -0.02~-0.03的范围,甚至降至中立稳定m 0 及静不稳定m 0 的状态, z z z 这样可以进一步降低飞机的配平阻力。2.在保证具有足够安全裕度的情况下,在起飞着陆状态时,飞机应具有尽量大的最大可 用升力系数C ,以改善飞机的低速性能,缩短起飞着陆滑跑距离,并改善机动性。 y 3.飞机几何外形应尽量减小其零升阻力系数,保证在高速飞行时其阻力最小,以满足高 速飞行的需要。尤其是下一代具有超音速巡航能力的飞机,这一点更为重要。4.在所有的飞行状态下,应能保证飞机都具有合乎规定的稳定性和操纵性。5.应保证动力装置具有最佳的工作环境和条件,最大限度地减小发动机的进、排气损失, 等等。实际上在前几章中所讲的飞机型式的选择、飞机及其各主要部件(机翼、尾翼和机身) 的几何参数选择等就是飞机几何外形布局的基础,也是飞机外形设计的主要组成部分。但前 面各章的许多内容还仅仅限于从质的方面来考虑飞机应具有的几何外形,许多地方未在量的 方面进行细致的研究,这就需要在最后的外形布局阶段进行必要的补充、协调和修正,最后 通过绘制飞机三面草图的形式具体化,绘出飞机设计方案完整、协调的几何外形。 ? 122 ? 计算机辅助飞机设计技术的普遍应用,为飞机几何外形布局工作创造了便利的条件,同 时也提出了更高的要求。众所周知,飞机的几何外形设计工作通常分为两步:第一步,进行 初步的外形协调;第二步,借助各种数学方法定出完善的理论外形。在第一步对飞机几何外形进行初步协调的工作中,采用 CAD 方法把前面选定的结果和数 据输入计算机后,最简便的方法是利用人机对话,用光笔对飞机的外形进行初步的协调、修 改和补充。用计算机不仅可以完成几何外形的协调任务,而且还可以通过屏幕的显示,方便 地对飞机主要承力构件和各种内部装载进行协调、安排和布置,飞机中的各个系统,包括一 些运动机构空间位置的协调也可以准确地完成,在协调达到满意程度以后,即可将飞机的几 何外形图和数据打印输出。第二步是对初步协调的飞机外形,进一步修形和建立数学模型。描述飞机外形的数学方 法有许多种,要求也不尽相同。大多数部件纵向截面气动外形的光滑性是通过保持这些截面外形的一阶导数连续来保证 的,特别重要的部件还必须保持其纵向截面二阶导数的连续。通常对横截面光滑的要求要低 一些,例如沿展向的机翼截面只要求具有一阶导数连续就行了,而从结构工艺性的角度来说, 则应尽量要求采用平直的简单外形。所用的数学方法应该能够对飞机外形进行完全、唯一的描述,以便于采用数控机床加工。 常用的方法有:二次曲线法、圆弧法、指数方程法、样条函数和多项式解析法等,对于一些 重要的复杂部件应用较多的是三次参数样条曲线、贝塞尔函数和 B 样条曲线等。飞机外形布局进行到最后,要绘制出飞机理论外形的三面草图。不论是用计算机还是用 手工绘制,都应该能将整架飞机的几何外形、各部件及机体各主要组成部分的相对位置、所 选定的几何参数等完全表示清楚。在三面草图中,还应标明机翼的平均气动力翼弦、飞机质 量中心的前限和后限位置。此外,还应附表列出飞机各部件的几何参数和初步估算的飞机性 能数据。绘制飞机三面草图的大致步骤:1.绘制机身的外形此时应特别注意飞行员座舱盖的安排是否合适,是否能满足视界的要求,在此前提下尽 量圆滑过渡,以减小其所产生的附加阻力。对于发动机装在机身内的情况,还要重点协调进 气道进口及发动机尾喷口在机身三面图上的位置及其截面的大小。2.绘出机翼的外形首先综合考虑所选定飞机的配平布局型式和尾翼或前翼的设计参数需要,初步选定机翼 在机身上的前后和上下位置,同时选定机翼的安装角 α 。对于有几何扭转的机翼,首先绘 安装 出机翼根弦与机身水平基准线之间的夹角,然后在三面图上画出机翼的外形。在机翼上再按所选定的襟翼和副翼的几何外形参数画出襟、副翼,并标出它们的偏角和 位置。在三面图上还要画出机翼的平均空气动力翼弦,供初步调整飞机质量中心位置之用。3.根据所选定的尾力臂等几何参数画出水平尾翼、垂直尾翼和方向舵等的外形视图。 4. 画出起落架的前轮和主轮。 ? 123 ? ? 124 ? 上述步骤绘出的三面图是很粗糙的,还需进一步协调和修形,同时还必须与飞机的结构 布置及内部装载的布置相协调。如用手工绘制往往需要反复修改多次才能最后成形,如用计 算机绘制,程序中也必须具有协调和修改的功能,最后在修改好的图上,标注尺寸、列标题