把飞机送上天——气动布局的设计特点

新建草图 2017-10-14 12:12:00 阅读 • 来源: 自媒体圈 0

飞机设计设计了很多的方面,如总体参数选择,气动设计、结构强度设计、机舱及装载布置等等。飞机的气动设计主要研...

飞机设计设计了很多的方面,如总体参数选择,气动设计、结构强度设计、机舱及装载布置等等。飞机的气动设计主要研究气动布局、翼型、机翼、尾翼和操纵面的形状与几何参数等。由于各种布局形式都有不同的优缺点,需要互相配合,所以飞机的设计需要顾全的地方很多。今天来聊一下气动布局设计的事。

飞机的气动布局通常是指其不同的气动力承力面的安排形式。全机气动特性取决于各承力面之间的相互位置以及相对尺寸和形状。机翼是主承力面,它是产生升力的主要部件,前翼(鸭翼)、平尾、垂尾等是辅助承力面,主要用于保证飞机的稳定性和操纵性。

根据各辅助翼面与机翼相对位置及辅助面的多少,有以下几种气动布局形式:

·正常布局:水平仪在机翼之后;

·鸭式布局:水平仪在机翼的前面;

·无尾或“飞翼”:飞机只有一对机翼;

·三翼面布局:机翼前面有水平前翼,机翼后面有水平尾翼。

这几种气动布局的主要特点如下。

(1)正常布局

能比较好地兼顾起飞、着陆灯低速飞行性能和高速飞行性能,因此应用时间最长,范围最广,目前大多数军用飞机和民用飞机都采用正常布局。为了提高战斗机的中、进而增加涡升力,同时还可改善基本翼的流场,许多第三代战斗机如F-16、F/A-18、米格-29都采用正常式边条机翼布局。美国第四代战斗机F-22也采用了正常布局。

把飞机送上天——气动布局的设计特点-自媒体圈

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(2)鸭式布局

鸭式布局的辅助气动升力面(平尾)位于机翼之前,前翼(鸭翼)产生正升力配平飞机的低头力矩,不单增加飞机的升力,而且可减小配平阻力;利用前翼和机翼之间有利的涡干扰又可增大飞机升力,这些都有利于改善飞机的机动性。

鸭式布局的难点是前翼位置的要选择以及大迎角俯仰力矩上仰的问题,通常用后机身加边条或限制放宽静稳定裕度的方法来解决,推力矢量技术也可以解决该问题。但是,前翼对于飞机的隐身性能会产生不利的影响。

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(3)无尾布局

无尾飞机没有前翼和平尾,飞机的纵向操纵和配平依靠机翼后缘的升降舵来实现。无尾布局的优点是超声速阻力小,对于提高飞机的隐身性能比较有利。但由于操纵面力臂较短,影响了飞机的操纵效率;在飞机起降时,会产生低头力矩,导致操纵困难和配平阻力增加。尽管放宽静稳定性技术使纵向操纵及配平问题得意解决,但该布局的大迎角气动特性依然不好,一般高机动战斗机都不采用这种布局。

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(4)三翼面布局

三翼面布局是在正常布局的基础上增加一个水平前翼而构成,这种布局综合了正常式和鸭式布局的有点。由于在正常布局的机翼前面加了一个前翼,可以减轻机翼上的载荷,使气动载荷分配更合理,此外,增加一个前翼操纵自由度,它与机翼的前、后缘襟翼及水平尾翼结合在一起可进行直接控制及保证大迎角有足够的低头恢复力矩,改善大迎角特性,提升最大升力。三翼面布局的缺点是因为前翼和使零升阻力和重量增加。

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