斜置飛翼的氣動設計與飛行動力學的初步研究.pdf

1、設計具有高效的超音速巡航能力的飛機，特別是超音速巡航的運輸機是航空工業(yè)近30年努力實現的方向。為此各國的航空研發(fā)機構都對此類飛機進行了大量的理論研究和實驗工作，得到了許多研究成果和寶貴的設計經驗。作為高速飛機布局的一種選擇——斜置機翼飛機特別是斜置飛翼在此期間也得到大量的研究和關注，歐美各國都對這種非常規(guī)布局的飛機進行了系統(tǒng)的研究與分析，并進行了許多的風洞實驗和數值模擬。本文即在整理分析國外相關研究的基礎上對斜置機翼技術尤其斜置飛翼進行

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

3、的興趣所在。盡管斜置機翼有這些技術優(yōu)勢，但非對稱斜置布局帶來的強烈的氣動和慣性耦合對飛機的飛行動力學和飛行控制產生了許多不利影響，對于斜置飛翼這種缺少平尾控制的飛機問題將更加嚴重。針對非對稱布局的斜置飛翼獨特的氣動特性和飛行動力學特性，本文論述了對其進行氣動設計所要面臨幾個重要問題，其中包括斜置后掠角的選擇；翼型剖面的設計；非對稱的機翼平面形狀的設計；機翼沿展向的彎曲和扭轉設計等。 本文根據國外相關研究設計了一種運輸機類斜置飛

4、翼方案，對該方案超音速和亞音速氣動特性進行了計算和分析。超音速計算采用笛卡爾直角網格求解歐拉方程；亞音速計算采用定常勢流的格林函數方法求解無粘氣動力系數，粘性阻力采用工程估算的方法計算。計算結果表明斜置飛翼的確有較高的超音速巡航飛行的氣動效率，并且通過適當的氣動設計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小；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特性，針對超音速巡航點設計的氣動外形在亞音速小后掠下未產生明顯