小展弦比高效率氣動布局研究.pdf

1、為了提高小展弦比飛機的氣動效率，本文從飛機布局發(fā)展的歷史角度，考察了為提高氣動效率所能采取措施，結合小展弦比機翼的氣動特性，提出了減小浸濕面積、增大浸濕展弦比以減小熵增阻力；采用展向載荷近橢圓分布設計，提高展向效率因子，減小誘導阻力的兩種解決途徑。利用面元法進行展向載荷設計，計算空氣動力學方法進行阻力的細致分析。同時，通過對國外研究結果的分析，提出翼梢小翼作為進一步減小誘導阻力、提高氣動效率的手段是可行的。圍繞以上研究內容，做了以下工作

2、： 1、分析了依據(jù)Caylay原則設計的傳統(tǒng)飛機布局形式在改善氣動性能上的機身限制因素。從飛機布局發(fā)展歷史的角度，跟蹤研究了全升力飛行器概念，著重分析了升力機身概念及其進而發(fā)展的融合升力機身概念，研究表明，在相同的裝載空間下，升力機身可有效減小浸濕面積，減小摩擦阻力，使展向載荷分布更加合理。同時，分析了小展弦比飛行器的氣動特點和設計難點。針對小展弦比布局誘導阻力較大的問題，提出利用融合升力機身概念實現(xiàn)展向載荷近橢圓分布也可有效

3、減小誘導阻力。 2、通過對計算空氣動力學的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀的分析，從應用計算空氣動力學的角度，對當前所應用的方法進行了評述。通過對美國航空航天協(xié)會空氣動力學阻力預測工作組三次阻力預測結果得出的當前計算空氣動力學應用情況的分析，以及作者在超音速減阻上的應用經驗，獲得在飛機氣動布局概念設計階段，利用計算空氣動力學方法來實現(xiàn)與評價布局設計思想，確定了本文研究應采用的應用計算空氣動力學的研究思路，即，在附著流動情況下，通過比較各種布局形

4、式氣動力的相對量來判斷布局形式的優(yōu)劣的設計方法。 3、介紹了本文所用的計算空氣動力學方法，并通過國際上普遍采用的三個翼型、機翼和翼身組合體數(shù)值計算驗證模型進行了驗證，表明了本文所用方法能較好地得到與物理現(xiàn)象相一致的流場，而且有一定的空氣動力計算精度，對把握布局之間的相對量的差異有足夠的能力。通過對遠場阻力分解計算方法的驗證及與壁面積分法結果的對比表明，該方法有一定計算精度，使得對產生阻力的物理機制和阻力分布有更深入的認識，從而

5、在布局設計時，能有效地針對形成阻力的不同物理機制，采取相應的措施，、達到減小相對應的物理阻力分量的目的。 4、利用面元法對布局的展向載荷分布進行了設計。非融合升力機身布局展向載荷能實現(xiàn)近橢圓分布，優(yōu)于傳統(tǒng)布局形式，但設計理想的展向載荷分布時，很難通過調整翼身結合處當?shù)叵议L和幾何扭轉角來實現(xiàn)，融合升力機身布局很好地解決了這一困難。 5、應用計算空氣動力學方法，著重分析了布局誘導阻力、熵增阻力、總阻力和氣動效率及俯仰力矩

6、特性。從誘導阻力上看，可以通過展向載荷的近橢圓分布設計來達到減小小展弦比布局較大的誘導阻力的目的。從熵增阻力上看，能通過升力機身設計有效減小浸濕面積從而減小熵增阻力，減小傳統(tǒng)布局形式機身所帶來的氣動力負擔?？傋枇w現(xiàn)在氣動效率上，因為升力機身設計在減小誘導阻力和熵增阻力上得到的好處，使得其氣動效率較高。從工程應用實際看，融合升力機身布局是較理想的布局形式。 6、分析了翼梢小翼減小小展弦比飛機誘導阻力的潛力及其設計方法。提出翼梢