CN106828933A - 一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，属于飞行器气动布局设计领域。所述的飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身、较大展弦比的前翼和后翼、“V”型尾翼，其中，前翼为上单翼，并有上反角，对称安装在机身前半段；后翼为下单翼，并有下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；涡扇发动机安装在机身尾部上方。本发明在保证相同机翼面积的前提下，可使用较小展长，提高了结构效率，降低了对机场起降条件的要求，增强战场环境使用能力；前翼采用较大弦长，后翼采用较小弦长，充分利用后翼对前翼的有利干扰，减少前翼对后翼的不利干扰。

Description

一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局

技术领域

本发明属于飞行器气动布局设计领域，具体涉及一种前后机翼采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局。

背景技术

高空长航时飞行器能够完成远程侦察、目标监视、通信中继、电子干扰、高空预警等军事任务，是构建高空战略战术平台的基础，具有重要的战略战术意义。但是高空长航时飞行器对飞行性能、气动品质等方面要求较高，特别是要求在足够升力的前提下，具有较大的升阻比。

对于亚声速常规布局的固定翼飞行器而言，在设计时为了获得更高的升阻比，由于机翼是其主要的升力部件，因而通常会采用增加机翼展弦比的办法。大展弦比机翼的优点在于：当飞行器飞行速度较低时，对于具有相同升力面面积的机翼，采用更大的展弦比有利于减小机翼的诱导阻力，从而获得更高的升阻比。

然而，由于高空长航时飞行器通常采用超大展弦比、大展长机翼，机翼的展长比机翼的厚度和弦长要大得多，因而可能会存在结构刚度不足的问题。在飞行过程中，机翼会在气动力的作用下发生弹性变形，这种弹性变形反过来又使气动力随之改变，由于机翼刚度的不足，易形成结构变形与气动力交互作用的气动弹性现象。气动弹性现象对飞行器的安全和性能有着相当重要的影响，会降低操纵效率、机翼升力系数斜率，甚至可能在飞行包络之内产生爆发性的颤振、发散，甚至致使结构突然毁坏造成飞行事故。为解决这一问题，若直接采用加强机翼刚度的方式，则会使机翼的结构重量大大增加，降低整个飞行器的有效载荷和结构效率。

为满足高空长航时飞行器具有足够升力的要求，出现了一种串列翼气动布局该布局包含前后两个机翼，后翼会对前翼产生有利干扰，然而前翼会对后翼产生不利干扰。此外，整体攻角改变时，翼间气动干扰强度有所改变，使得各翼升力增量不会成比例变化，导致全机气动焦点移动范围较大，影响飞行性能。为了将串列翼布局应用于高空长航时飞行器气动布局，还需对其构型参数对气动特性的影响进行深入研究，以得到一种可选的气动布局方案。

发明内容

本发明从气动设计角度出发，对串列翼布局前后机翼之间的气动干扰进行深入研究，提出了一种采用前后机翼上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，提供了一种结构性能和气动性能俱佳的高空长航时飞行器设计技术方案。

研究表明，前后翼上下反角差能有效改善前翼翼尖涡对后翼气动性能的不利诱导效应，有利于提升双翼面布局整体的气动性能；后翼对前翼存在有利干扰，而前翼对后翼存在诱导下洗效应；后翼采用较小弦长能够减弱前翼对后翼不利的下洗诱导效应。

因此，本发明飞行器气动布局前翼为较大弦长上单翼并有一定上反角，后翼为较小弦长下单翼并有一定下反角。机身尾部布置有发动机和“V”型尾翼。

本发明提供的所述的飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身、较大展弦比的前翼和后翼、“V”型尾翼，其中，前翼为上单翼，并有上反角，对称安装在机身前半段；后翼为下单翼，并有下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；涡扇发动机安装在机身尾部上方。

本发明飞行器气动布局的优点在于：

(1)在保证相同机翼面积的前提下，可使用较小展长，提高了结构效率，降低了对机场起降条件的要求，增强战场环境使用能力。

(2)采用与单翼布局相同展长和展弦比时拥有更大的机翼面积，有助于提升气动性能，增加高空飞行高度，提高生存能力。

(3)利用后机翼上下反角差，降低前翼对后翼的不利干扰效应，有利于改善双翼面布局的整体气动特性，使得飞行器的升阻比达到甚至超过常规单翼面布局。

(4)前翼采用较大弦长，后翼采用较小弦长，充分利用后翼对前翼的有利干扰，减少前翼对后翼的不利干扰。

附图说明

图1为本发明飞行器气动布局整体示意图。

图2为本发明飞行器气动布局整体俯视图。

图3为本发明飞行器气动布局整体侧视图。

图4为本发明飞行器气动布局整体正视图。

图5为本发明飞行器气动布局对比普通串列翼布局升阻比随攻角变化曲线图。

图中：

1.机身；2.前翼；3.后翼；4.襟翼；5.副翼；6.发动机；7.“V”尾安定面 8.“V”尾舵面。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做进一步描述。

本发明飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身1、较大展弦比的前翼2和后翼3、“V”型尾翼，如图1～4所示。其中，前翼2为弦长较大的上单翼，并有一定上反角，对称安装在机身前半段；后翼3为弦长较小的下单翼，并有一定下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；涡扇发动机6安装在机身1尾部上方。所述前翼2的弦长大于所述后翼3的弦长。所述前翼2的上反角为5°，所述后翼3的上反角为5°。

如图1和图2，前翼2后缘布置襟翼4和副翼5，副翼5用以控制飞行器滚转；“V”型尾翼包括“V”尾安定面7和布置于后缘的“V”尾舵面8，“V”尾安定面7用以保证飞行器俯仰和方向稳定性，“V”尾舵面8用以控制飞行器俯仰和偏航。

所述前翼2和后翼3的具体上下反角差与飞行器整体气动性能密切相关，需根据气动设计的要求确定。根据翼间干扰机理，后翼3对前翼2存在有利干扰，而前翼2对后翼3存在诱导下洗效应。因此，一方面需要尽可能的利用后翼3对前翼2的有利干扰，另一方面需要尽可能的减弱前翼2对后翼3的不利干扰。因此，需要对前后机翼的上下反角差不同取值产生的影响进行分析。

实施例：图5给出了本发明布局前翼2上反5°后翼3下反5°对比于普通串列翼布局整体升阻比随攻角变化的三维分析曲线，纵坐标LDR为升阻比，横坐标AOA为迎角，fp5-bp-5为本发明的前翼2上反5°后翼3下反5°布局，h0c-3D为普通串列翼布局，其中各翼均使用NACA4412翼型，平均弦长均为0.75m，展弦比为26.7。可以看出，当本发明中布局的前后机翼取合适上下反角差时，能有效改善前翼翼尖涡对后翼气动性能的不利诱导效应，有利于提升双翼面布局整体的气动性能。这说明本发明采用前后翼上下反角差的气动布局在合理设计时能够获得比普通串列翼飞行器具有更优的气动效率，能满足高空长航时飞行器的使用要求。

Claims (3)

1.一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，其特征在于：所述的飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身、较大展弦比的前翼和后翼、“V”型尾翼，其中，前翼为上单翼，并有上反角，对称安装在机身前半段；后翼为下单翼，并有下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；发动机安装在机身尾部上方。

2.根据权利要求1所述的一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，其特征在于：所述前翼的弦长大于所述后翼的弦长。

3.根据权利要求1所述的一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，其特征在于：前翼后缘布置襟翼和副翼，副翼用以控制飞行器滚转；“V”型尾翼包括“V”尾安定面和布置于后缘的“V”尾舵面，“V”尾安定面用以保证飞行器俯仰和方向稳定性，“V”尾舵面用以控制飞行器俯仰和偏航。