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时间:2010-10-20 23:45来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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大升阻比的损失有关。
Cy
mz
为了减小配平损失,需采用扭转机翼,保证>0,当以巡航状态飞行时,不需要偏转
襟副翼,从配平的条件可以确定扭转机翼的值。
Mz0
z0 m
y巡
C
mz = −mz Y C 0 (3.18)
为了减小飞机焦点随飞行M 数变化的移动量,和降低配平阻力,除了机翼扭转外,还可
以采用前缘边条翼,边条翼的作用与鸭式飞机的近距耦合前翼相类似,建立洗流焦点。
前面对三种不同型式的升力和纵向力矩特性进行了基本的分析,在进行型式选择和气动
布局的过程中,还必须考虑各种型式的配平阻力的大小,当飞行的升力给定时,如果机翼和
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尾翼或机翼和前翼的设计参数相同,则配平阻力主要决定于飞机重心和机翼焦点的相对位置,
飞机重心位置适当,则可使配平阻力最小,如能采用主动控制技术则可以进一步降低配平阻
力。
这三种不同的型式,都能实现在各种飞行状态下,将飞机配平的基本要求,也都能保证
飞机的操纵性和稳定性,很难说哪一种型式绝对地好或绝对地差,可以说是各有千秋。
现代飞机采用正常式的较多,正常式布局的技术成熟,所积累的经验和资料丰富,设计
容易成功。正常式布局型式的缺点是,机翼的下洗对尾翼的干扰往往是不利的,布置不当配
平阻力比较大。
真正的鸭式布局型式,在现代飞机中采用的并不多,因此,设计经验也不如正常式成熟。
但是,随着对分离流型气动力研究的进展,使之有可能利用前翼与机翼之间的气动干扰。近
距耦合的鸭式布局,可以利用前翼脱体涡的有利干扰,提供非线性的升力,改善飞机的飞行
性能。瑞典的Saab-37“雷”(Viggen)战斗机,采用短间距鸭式布局,前翼布置在机翼上方
较近处。大迎角时,前翼面涡流被三角形机翼翼面的涡流吸过去,汇成一股更强的涡流,既
可提高总升力,又克服了鸭式布局飞机前翼容易过早失速的弱点,明显地改善了起飞着陆性
能,这是一架成功地采用鸭式布局型式的飞机。
无尾飞机的纵向配平和操纵均靠升降副翼,升降副翼既是横向操纵面又是纵向操纵面,
为了使布置在机翼后缘的升降副翼获得尽可能大一些的纵向力臂,无尾飞机一般均采用大后
掠的三角形机翼。
有人把法国的无尾飞机“幻影-2000”与正常型式的飞机“幻影F-1”做过实际的对比,
得出的结论是,虽然这两种布局型式各有千秋,但在动力装置和有效载重相同的条件下,采
用60°后掠角的三角翼无尾布局型式具有以下两方面的优点:
1.结构重量较轻。这不仅是因为省去了水平尾翼的重量,而且由于采用了无尾三角翼的
型式,也使机身、机翼以及起落架的重量有所减轻;
2.气动阻力较小。由于采用了大后掠的三角翼,超音速的阻力更小。如图3.10 所示。
无尾型式的主要缺点是起飞着陆性能
不容易保证。为此,常不得不采取减小翼载
荷等措施,但在采用了主动控制技术之后,
放宽静稳定度即可有效地克服这方面的缺
点,使无尾型式的优点得到充分发挥。上述
法国的“幻影-2000”战斗机所用的是M-53
发动机,这种发动机的推重比只有5.8~
6.2 左右,飞机的空战推重比也仅为1 左右,
而飞机的飞行性能却与美国的F-16 战斗机
不相上下,而F-16 装的F100-PW-100 发动
机,推重比高达8 以上,飞机的推重比也大于1,可见,无尾布局型式是相当成功的。
图3.10 正常式和无尾式飞机的零升阻力
(四)三翼面布局
鉴于鸭式布局的优缺点,人们提出一种新的设想,即在正常布局基础上增加鸭翼,将会
是一种什么新结果呢?
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八十年代开始了两类试验和研究,一种是对原正常布局飞机的增加鸭翼的试验,另一种
是对常规平尾作改进的新型三翼面飞机。研制试验表明,三翼面布局的飞机不但仍能保持近
距鸭翼脱体涡对机翼有利干扰的优点,而且三翼面局面还能实现一种新的“鸭翼—机翼(襟翼)
—平尾”三个翼面同时操纵的新方式,从而提高了操纵效率,减小了配平阻力。并且三翼布
局面对于实现飞机直接力控制比其他布局具有更好的优势。直接力控制可以实现飞机垂直位
移机动、机身俯仰指向机动和机身方位(或横向)位移机动等完全新概念的机动飞行,如图3.11
所示。
图3.11(a) 垂直位移直接力控制
图3.11(b) 横向位移直接力控制
美国F-15,F-18 等飞机上曾作过多种三翼面改装的试验,俄罗斯的Su37 战斗机就是在
Su27 战斗机基础上增加鸭翼的成功例子。Su37 战斗机的三翼面加上矢量喷管的设计,可以实
现纵向360°滚转等超机动动作。
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图3.12 Su37 战斗机
当然目前的三翼面布局也有其缺点,如三翼
面布局飞机在高速和小迎角时的阻力比正常布局
要大,以及稳定性变化的幅度较大等缺点。
二、水平尾翼高低位置的选择
按高低位置分,平尾可能有五种不同的型式,
如图3.13 所示。
水平尾翼安装在机身尾部时,分为:(a)上平
尾、(b)中平尾和(c)下平尾。水平尾翼安装在
垂直尾翼上时,有(d)高置平尾和(e)“T”型
平尾的不同型式。
选择水平尾翼的高低位置,主要应该考虑的问题是机翼和尾翼之间气动干扰的情况和结
构布置的难易程度。
首先是要使平尾能避开机翼尾涡的不利干扰,如果平尾处于机翼强烈尾涡的影响区内,
则飞机的操纵性和稳定性难以保证,机翼尾涡随迎角的增大而增强,亚音速大迎角和超音速
中等以上迎角,在机翼后面都会有很强的尾涡扰流区。一般来讲,将平尾布置在机翼翼弦平
面上下不超过5%平均气动力弦长的位置,有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。
现代飞机采用下平尾和中平尾的型式较多,这样容易避开大迎角时机翼尾涡的影响,有
的飞机为了使平尾完全处于机翼尾迹之外而采用“T”形尾翼,即将平尾安装在垂直尾翼的顶
 
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