CN115432171B - 一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局 - Google Patents

Abstract

一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，属于飞行器设计技术领域。本发明提出一种在巡航飞行效率方面具有明显技术优势的高亚声速运输机后置推进桁架支撑机翼布局。本发明的机身的顶部布置有机身整流罩，机身上设置有参考中心，机身整流罩布置在参考中心前方，桁架支撑翼包括上单翼和下单翼，上单翼与机身整流罩连接，下单翼与机身连接，下单翼与机身连接处位于参考中心后方，下单翼的一端与上单翼的下表面连接，机身后体收缩段与机身相接于机身等直段后端，尾翼与发动机短舱外轮廓连接。本发明的后置推进桁架支撑机翼布局可灵活运用于多种机型，提高巡航飞行效率。

Description

一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局

技术领域

本发明属于飞行器设计技术领域，尤其涉及一种带有桁架支撑翼和后置动力的翼身组合体布局，具体为一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局。

背景技术

主要用于人员物资运输的大中型高亚声速运输机在军民用领域具有广泛的应用。在新一代大中型高亚声速运输机气动布局设计中，实现气动效率跨代提升的技术途径主要有两个：一是发展气动外形简洁、部件干扰小的翼身融合布局，二是基于传统圆筒形机身结合新技术、新思路来发展新型高效气动布局。其中翼身融合布局尽管在气动效率方面的优势较为突出，但是在起降安全性、操稳控制、适航符合性、乘坐舒适性等方面存在难以解决的问题，仅在轰炸机、无人作战飞机等少数种类军用飞机上得到实际应用，在军民用运输机的普及上还存在一定的难度。而对于基于传统圆筒形机身的新型布局，在机身浸润面积无法减小的前提下，要尽量从减少摩擦阻力、诱导阻力、干扰阻力等方面发展新型高效气动布局。除此之外，随着发动机设计技术的不断发展，在提高推进效率的同时，发动机风扇直径也不断增加，如何合理布置大尺寸发动机也成为新型布局设计需要着重考虑的问题。

结合结构、材料、发动机等方向的技术进步，针对新一代运输机性能提升需求，提出了由超大展弦比上下翼相互搭接而成的桁架支撑翼布局、将动力系统后置的边界层吸入后置进气布局等概念布局方案。上述两种布局尽管能在一定程度上提高飞行效率，但存在机翼最大可用飞行速度受限、机翼与动力系统存在相互干扰等问题。因此，在不降低飞行速度、起飞重量等其他性能的前提下，如何基于传统圆筒形机身合理布置机翼、尾翼和发动机等部件实现摩擦阻力、诱导阻力和干扰阻力的明显降低，就成为新一代大中型高亚声速运输机气动布局研究的重点方向之一。

因此，本发明提出一种具备高亚声速飞行能力的后置推进桁架支撑机翼布局。

发明内容

本发明研发目的是提出一种在巡航飞行效率方面具有明显技术优势的高亚声速运输机后置推进桁架支撑机翼布局，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，包括机身、机身整流罩、桁架支撑翼、发动机短舱、尾翼和参考中心，机身的顶部布置有机身整流罩，机身上设置有参考中心，机身整流罩布置在参考中心前方，桁架支撑翼包括上单翼和下单翼，上单翼与机身整流罩连接，下单翼与机身连接，下单翼与机身连接处位于参考中心后方，下单翼的一端与上单翼的下表面连接，机身后体收缩段与机身相接于机身等直段后端，发动机短舱与机身后体收缩段连接，发动机短舱包括发动机短舱外轮廓、发动机短舱内轮廓和发动机进气道唇口，尾翼与发动机短舱外轮廓连接，发动机短舱内轮廓与机身后体收缩段形成吸入机身边界层的进气道，发动机进气道唇口与机身等直段后端的距离小于发动机进气道唇口的直径。

进一步的，所述上单翼通过上单翼翼根与机身整流罩连接，上单翼为前缘后掠的梯形翼，上单翼下反角度范围在1°~6°之间，上单翼的上单翼前缘后掠角范围在15°~35°之间。

进一步的，所述下单翼通过下单翼翼根与机身连接，下单翼为前缘前掠的梯形翼，下单翼上反角度范围在5°~14°之间，下单翼的下单翼前缘的前掠角范围在15°~35°之间。

进一步的，所述下单翼的下单翼翼梢与上单翼的下表面相接，下单翼翼梢展向与对称面距离为上单翼翼展的0.3倍~0.7倍，下单翼的面积选取范围为上单翼面积的15％~65％之间。

进一步的，所述尾翼包括T型尾翼立尾和T型尾翼平尾，T型尾翼立尾与发动机短舱外轮廓建立连接，T型尾翼平尾与T型尾翼立尾连接。

进一步的，所述发动机短舱外轮廓的轴向长度大于T型尾翼立尾的根部弦长。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局相比于桁架支撑翼布局，巡航马赫数可提高6％以上；

2、本发明的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局相比于常规翼身组合体布局，巡航升阻比可提高10％以上；

3、本发明的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局相比于常规翼身组合体布局具有更好的适应性，可灵活用于运输机、侦察机、预警机和加油机等多种机型；

4、本发明的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局将动力系统与机翼分开布置，既提高了机翼本身的气动效率，也解决了大展弦比柔性机翼与发动机的相互干扰问题；

5、本发明的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局对于动力系统的适应性强，既能够安装大尺寸风扇的发动机，也便于使用混合动力系统。

附图说明

图1是一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局的整体结构示意图；

图2是一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局的俯视图；

图3是一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局的前视图。

图中1-机身，2-机身整流罩，3-上单翼，4-下单翼，5-机身后体收缩段，6-发动机短舱外轮廓，7-T型尾翼立尾，8-T型尾翼平尾，9-发动机短舱内轮廓，10-机身等直段后端，11-发动机进气道唇口，12-参考中心，13-上单翼前缘，14-下单翼前缘，15-下单翼翼梢，16-上单翼翼根，17-下单翼翼根。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接（即为不可拆卸连接）包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1，结合图1-图3说明本实施例，本实施例的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，包括机身1、机身整流罩2、桁架支撑翼、发动机短舱、尾翼和参考中心12，机身1为常规圆筒形机身，机身1的顶部布置有机身整流罩2，机身1上设置有参考中心12，在运输机飞行中，随着燃油不断消耗等因素的影响，真实飞机的重心是在重心前限和重心后限之间不断变化的，为了简化起见，通常在机身1顶部选定其中一个点作为重心的代表，通常称为参考中心12，机身整流罩2布置在参考中心12前方，桁架支撑翼包括上单翼3和下单翼4，上单翼3与机身整流罩2连接，下单翼4与机身1连接，下单翼4与机身1连接处位于参考中心12后方，下单翼4的一端与上单翼3的下表面连接，机身后体收缩段5与机身1相接于机身等直段后端10，机身后体收缩段5与机身1光滑连接，发动机短舱与机身后体收缩段5连接，发动机短舱包括发动机短舱外轮廓6、发动机短舱内轮廓9和发动机进气道唇口11，尾翼与发动机短舱外轮廓6连接，发动机短舱内轮廓9与机身后体收缩段5形成吸入机身边界层的进气道，发动机进气道唇口11与机身等直段后端10的距离小于发动机进气道唇口11的直径，所述尾翼包括T型尾翼立尾7和T型尾翼平尾8，T型尾翼立尾7与发动机短舱外轮廓6建立连接，T型尾翼平尾8与T型尾翼立尾7连接，发动机短舱外轮廓6采用截面近似圆形且沿轴线逐渐上翘的类圆锥形，发动机短舱外轮廓6轴向长度大于T型尾翼立尾7的根部弦长；

所述上单翼3通过上单翼翼根16与机身整流罩2连接，上单翼3为前缘后掠的梯形翼，上单翼下反角度为4°，上单翼3的上单翼前缘13的后掠角为27°；

所述下单翼4通过下单翼翼根17与机身1连接，下单翼4为前缘前掠的梯形翼，下单翼4上反角度为10°，下单翼4的下单翼前缘14的前掠角为30°，下单翼翼梢15展向与对称面距离大于上单翼3翼展的0.55倍，下单翼4的面积选取范围为上单翼3面积的25％，发动机进气道唇口11与机身等直段后端10的距离为发动机进气道唇口11直径的0.75倍，发动机短舱外轮廓6轴向长度为T型尾翼立尾7根部弦长的1.3倍。

实施例2，结合图1-图3说明本实施例，本实施例的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，包括机身1、机身整流罩2、桁架支撑翼、发动机短舱、尾翼和参考中心12，机身1为常规圆筒形机身，机身1的顶部布置有机身整流罩2，机身1上设置有参考中心12，在运输机飞行中，随着燃油不断消耗等因素的影响，真实飞机的重心是在重心前限和重心后限之间不断变化的，为了简化起见，通常在机身1顶部选定其中一个点作为重心的代表，通常称为参考中心12，机身整流罩2布置在参考中心12前方，桁架支撑翼包括上单翼3和下单翼4，上单翼3与机身整流罩2连接，下单翼4与机身1连接，下单翼4与机身1连接处位于参考中心12后方，下单翼4的一端与上单翼3的下表面连接，机身后体收缩段5与机身1相接于机身等直段后端10，机身后体收缩段5与机身1光滑连接，发动机短舱与机身后体收缩段5连接，发动机短舱包括发动机短舱外轮廓6、发动机短舱内轮廓9和发动机进气道唇口11，尾翼与发动机短舱外轮廓6连接，发动机短舱内轮廓9与机身后体收缩段5形成吸入机身边界层的进气道，发动机进气道唇口11与机身等直段后端10的距离小于发动机进气道唇口11的直径，所述尾翼包括T型尾翼立尾7和T型尾翼平尾8，T型尾翼立尾7与发动机短舱外轮廓6建立连接，T型尾翼平尾8与T型尾翼立尾7连接，发动机短舱外轮廓6采用截面近似圆形且沿轴线逐渐上翘的类圆锥形，发动机短舱外轮廓6轴向长度大于T型尾翼立尾7的根部弦长；

所述上单翼3通过上单翼翼根16与机身整流罩2连接，上单翼3为前缘后掠的梯形翼，上单翼下反角度为2°，上单翼3的上单翼前缘13的后掠角为35°；

所述下单翼4通过下单翼翼根17与机身1连接，下单翼4为前缘前掠的梯形翼，下单翼上反角度为14°，下单翼4的下单翼前缘14的前掠角为20°，下单翼翼梢15展向与对称面距离大于上单翼3翼展的0.65倍，下单翼4的面积选取范围为上单翼3面积的30％，发动机进气道唇口11与机身等直段后端10的距离为发动机进气道唇口11直径的0.8倍，发动机短舱外轮廓6轴向长度为T型尾翼立尾7根部弦长的1.2倍。

本实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：包括机身（1）、机身整流罩（2）、桁架支撑翼、发动机短舱、尾翼和参考中心（12），机身（1）的顶部布置有机身整流罩（2），机身（1）上设置有参考中心（12），机身整流罩（2）布置在参考中心（12）前方，桁架支撑翼包括上单翼（3）和下单翼（4），上单翼（3）与机身整流罩（2）连接，下单翼（4）与机身（1）连接，下单翼（4）与机身（1）连接处位于参考中心（12）后方，下单翼（4）的一端与上单翼（3）的下表面连接，机身后体收缩段（5）与机身（1）相接于机身等直段后端（10），发动机短舱与机身后体收缩段（5）连接，发动机短舱包括发动机短舱外轮廓（6）、发动机短舱内轮廓（9）和发动机进气道唇口（11），尾翼与发动机短舱外轮廓（6）连接，发动机短舱内轮廓（9）与机身后体收缩段（5）形成吸入机身边界层的进气道，发动机进气道唇口（11）与机身等直段后端（10）的距离小于发动机进气道唇口（11）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：所述上单翼（3）通过上单翼翼根（16）与机身整流罩（2）连接，上单翼（3）为前缘后掠的梯形翼，上单翼（3）下反角度范围在1°~6°之间，上单翼（3）的上单翼前缘（13）后掠角范围在15°~35°之间。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：所述下单翼（4）通过下单翼翼根（17）与机身（1）连接，下单翼（4）为前缘前掠的梯形翼，下单翼（4）上反角度范围在5°~14°之间，下单翼（4）的下单翼前缘（14）的前掠角范围在15°~35°之间。

4.根据权利要求3所述的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：所述下单翼（4）的下单翼翼梢（15）与上单翼（3）的下表面相接，下单翼翼梢（15）展向与对称面距离为上单翼（3）翼展的0.3倍~0.7倍，下单翼（4）的面积选取范围为上单翼（3）面积的15％~65％之间。

5.根据权利要求1或3所述的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：所述尾翼包括T型尾翼立尾（7）和T型尾翼平尾（8），T型尾翼立尾（7）与发动机短舱外轮廓（6）建立连接，T型尾翼平尾（8）与T型尾翼立尾（7）连接。

6.根据权利要求5所述的一种适用于高亚声速运输机的后置推进桁架支撑机翼布局，其特征在于：所述发动机短舱外轮廓（6）的轴向长度大于T型尾翼立尾（7）的根部弦长。

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