CN109018423B - 一种兼顾气动外形的阶梯式bwb布局客舱布置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阶梯式的BWB布局客货舱布置方法，与传统的客货舱布置不同，本发明中的客货舱地板并不在同一水平面上，而是随着所在该剖面气动外形高度不同而呈阶梯状分布。阶梯式布置的目标是在满足客舱和货舱空间布置约束的条件下尽可能地兼顾中央机身的超临界翼型形状，最大可能的提高飞机巡航升阻比。
Description
技术领域
本发明属于客机设计中的总体布置技术领域，具体涉及一种兼顾气动外形的阶梯式BWB布局客舱布置方法。
背景技术
传统的BWB布局客舱设计基本原则同常规布局类似，采用多通道、多个圆柱形机身并排的方式进行客货舱布置，这种布置方式也被成为“多泡”机身设计，图1为荷兰代尔夫特大学设计的BWB布局飞机就采用了这种典型的多圆柱机身设计。图2显示了另外一种客货舱设计手段，即双层客货舱设计，现有技术中的BWB布局，均采用水平地板进行客舱布置，即客舱地板基本位于同一水平线上。传统的BWB布局设计中需要对中央机身外形进行布置和气动之间的权衡，在保证高度满足总体布置的前提下，最大限度提升气动性能。从代尔夫特大学和波音的设计思想可以看出，无论是图1的单层“多泡”机身或是图2的双层客舱机身，每一层的圆柱形机身的地板均处于同一水平面上，这意味着为了满足客货舱高度要求，需要对中央机身进行修形，这势必会对气动特性产生影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种兼顾气动外形的阶梯式BWB布局客舱布置方法，所述方法通过在最大高度位置上层布置客货舱，下层布置货舱，而偏离最大高度位置的其他区域，将客货舱地板下沉，实现阶梯式BWB布局客舱布置；
进一步地，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的客舱中包括第一客舱段、第二客舱段、第三客舱段和货舱段，所述第一客舱段通过第二客舱段连接第三客舱段，所述货舱段设置在所述第二客舱段下方；
进一步地，所述第一客舱段和第二客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连，所述第二客舱段和第三客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连；
进一步地，所述第一客舱段和第三客舱段相比于第二客舱段下沉40-50cm；
进一步地，所述货舱段长度不大于所述第二客舱段长度；
进一步地，所述货舱段高度不高于50cm；
进一步地，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的中央机身的剖面外形以超临界翼型进行设计；
本发明的有益效果如下：
1）：BWB布局的客舱地板并不是传统布置方法中处于同一水平面上，而是适应气动外形呈现一种阶梯式布置；
2）：在满足客舱和货舱空间布置约束的条件下尽可能地兼顾中央机身的超临界翼型形状，最大可能的提高飞机巡航升阻比；
3）：最大限度了利用BWB布局中央机体的空间，提高空间使用率，兼顾了气动特性与客货舱设计的要求，不仅满足了座级指标，也满足了中央机体剖面对气动特性的要求。
附图说明
图1为荷兰代尔夫特大学BWB布局的客货舱设计方案图；
图2为波音公司BWB布局的双层客舱方案图；
图3为所述阶梯式BWB布局客货舱布置方法的剖面示意图；
图4为所述阶梯式BWB布局客货舱布置方法的三维示意图；
图5为所述阶梯式BWB布局客货舱布置方法中中央机身功能示意图；
图6为两种客舱布置方法下的BWB极曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
如图1-图6所示，本发明提供一种兼顾气动外形的阶梯式BWB布局客舱布置方法，所述方法通过在最大高度位置上层布置客货舱，下层布置货舱，而偏离最大高度位置的其他区域，将客货舱地板下沉，实现阶梯式BWB布局客舱布置，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的客舱中包括第一客舱段、第二客舱段、第三客舱段和货舱段，所述第一客舱段通过第二客舱段连接第三客舱段，所述货舱段设置在所述第二客舱段下方，所述第一客舱段和第二客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连，所述第二客舱段和第三客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连，其特征在于，所述第一客舱段和第三客舱段相比于第二客舱段下沉40-50cm，所述货舱段长度不大于所述第二客舱段长度，所述货舱段高度不高于50cm，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的中央机身的剖面外形以超临界翼型进行设计。
阶梯式的BWB布局客货舱布置方法的剖面示意如图3所示。在最大高度位置上层布置客货舱，下层布置货舱，而偏离最大高度位置的其他区域，将客货舱地板下沉。在本方案示意中，将第一客舱段与第三客舱段约下沉50cm，第二客舱段保持不变，这样第一客舱段、第二客舱段和第三客舱段几个区域间呈一种阶梯式布局方式，第一客舱段、第二客舱段和第三客舱段以布置斜坡或台阶的方式相连。
图4给出了三维示意，可以看出利用阶梯式客舱布置方法后，BWB布局在不改变剖面超临界气动外形的情况下，最大限度了利用BWB布局中央机体的空间，提高空间使用率，兼顾了气动特性与客货舱设计的要求，不仅满足了座级指标，也满足了中央机体剖面对气动特性的要求。
BWB布局的客舱地板并不是传统布置方法中处于同一水平面上，而是适应气动外形呈现一种阶梯式布置。阶梯式布置的原则是在满足客舱和货舱空间布置约束的条件下尽可能地兼顾中央机身的超临界翼型形状，最大可能的提高飞机巡航升阻比。图5给出了中央机身的功能示意，其中蓝色区域为客货舱布置区，红色区域为预留的操纵面和吊挂安装区，该方案的客货舱段长度约36m，中央机身最大长度约43m。
对两种外形进行CFD初步计算，图6给出了极曲线对比。红色曲线为基于常规客舱布置，即客舱地板处于同一平面的BWB布局外形的极曲线，绿色曲线为采用阶梯式客舱布置的BWB布局外形的极曲线。可以看出采用本方法进行客舱布置的BWB布局飞机在大部分升力范围，尤其是在巡航升力系数附近的阻力值要优于采用传统客舱布置方法的BWB布局飞机，而且在非设计点处的气动连续性也更加优越。
以下从激波阻力和摩擦阻力两方面分析本方法气动收益的原因：
1)从激波阻力的角度考虑： BWB布局飞机采用阶梯式客舱布置方法后，中央机身的剖面外形可以完全按照超临界翼型进行设计，因此其激波区域相对靠后，且强度减弱，从而降低了巡航状态下的激波阻力；
从摩擦阻力的角度考虑：采用阶梯式客舱布置的BWB布局飞机还会降低全机的浸润面积。传统的客舱布置方法，为保证客舱地板处于同一水平线上，需要对中央机身的剖面外形进行修形，需要对客舱空间有冲突的区域进行额外的“修补”，增加额外的浸润面积，从而在增加激波阻力的同时，还会带来更多的摩擦阻力。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种兼顾气动外形的阶梯式BWB布局客舱布置方法，其特征在于，所述方法通过在最大高度位置上层布置客货舱，下层布置货舱，而偏离最大高度位置的其他区域，将客货舱地板下沉，实现阶梯式BWB布局客舱布置，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的客舱中,所述上层布置的客货舱包括第一客舱段、第二客舱段和第三客舱段，所述下层布置的货舱为货舱段，所述第一客舱段通过第二客舱段连接第三客舱段，所述货舱段设置在所述第二客舱段下方，所述第一客舱段和第二客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连，所述第二客舱段和第三客舱段之间以布置斜坡或台阶的方式相连，所述第一客舱段和第三客舱段相比于第二客舱段下沉40-50cm，所述货舱段长度不大于所述第二客舱段长度。
2.根据权利要求1 的阶梯式BWB布局客舱布置方法，其特征在于，所述货舱段高度不高于50cm。
3.根据权利要求2的阶梯式BWB布局客舱布置方法，其特征在于，所述阶梯式BWB布局客舱布置方法应用的中央机身的剖面外形以超临界翼型进行设计。
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