起飞着陆性能的要求,往往需要采用一些专门的措施。瑞典的Saab-37 是采用近距耦合鸭式
布局改善起飞着陆性能的,“协和”号超音速旅客机在着陆时将机头下折以改善视界,有的飞
机将前起落架支柱做成可以伸缩的,起飞时将起落架伸长以增大起飞滑跑时的迎角等等,都
是改善飞机起落性能的具体措施。当然,这也要在增加结构质量等方面付出一定的代价。
图3.18 几种不同形状的三角翼
二、机翼在机身上的安装位置
机翼的前后位置,决定于飞机纵向静稳定性和操纵性,通常要等到飞机质心定位阶段才
能确定。机翼在机身上的上下位置通常有三种:中单翼、上单翼和下单翼。这三种型式,各
有优缺点,在现代飞机上都有应用。究竟选取哪一种为好,则需要从气动干扰、平尾的配置、
起落架的安装以及对结构质量的影响等方面进行分析比较后,才能得出结论。
机翼与机身之间的气动干扰问题,是在选型时,首先要考虑的问题。图3.19 给出了一组
同样都是圆形截面机身和相同机翼的飞机,而机翼的上下位置不同的亚音速极曲线。
图3.19 翼身组合体的极曲线 图3.20 机翼上下位置对的影响 β
xm
· 38 ·
从图3.19 可以看出,在三种不同的型式中,以中单翼的气动干扰阻力最小,下单翼的气
动干扰阻力最大,但在翼身的接合部位进行整流后,可以使其干扰阻力明显下降,超音速时
的情况比较复杂,但中单翼的型式有利于翼身融合,并有利于采用能降低波阻的面积律。
机翼在机身上的上下位置,还对飞机的横滚力矩特性有明显的影响。图3.20 是对侧滑时
的影响曲线。 β
xm
由图中可以看出,中单翼对的影响不大,上单翼使值增大,其效应就相当于机翼
有较大上反角的情况,下单翼的影响相反,相当了机翼的下反。
βx
m β
xm
从结构布置的情况来看,上单翼和下单翼的中翼段都比较容易布置,中单翼则比较困难,
如果穿过机身,势必影响机身的内部安排,不穿过机身,机翼的主要承力构件中断,连接机
翼的加强框还要付出增加质量的代价。因此,对于旅客机和货机不宜采用中单翼,只有大型
的直径超过5 米的宽机身客机,在能保证中翼的上翼面至机身上半部顶端的距离不小于3.5
米的情况下,才有可能采用中单翼。
上单翼布局型式的优点是可以减小机身距地面的高度,对于运输机,这一点则更重要,
它能使货桥和舷梯布置容易,各种装载装卸方便。但上单翼也有明显的缺点,由于机翼离地
太高,无法安装起落架,或使起落架过长和过重,不得已只能安装在机身上;对于小型飞机,
起落架的轮距不易保证;在应急着陆时,机翼不能对机身起保护作用,反而可能将机身压坏;
在水上迫降时,机身在水平面下,应急疏散旅客困难。
采用下单翼的布局型式,能避免上单翼所产生的缺点。下单翼布局的缺点是机翼距地面
较近,在机翼下面吊装喷气发动机或在机翼上安装涡轮螺旋桨发动机都比较困难。
此外,在选定机翼的上下位置时,还必须考虑机翼对正常式布局型式飞机水平尾翼的气
动干扰,以及在鸭式布局的飞机上与前翼的相互影响。这方面的影响与机翼的上下位置、尾
翼或前翼的上下位置及机翼与尾翼或鸭翼之间的前后距离都有关系,是比较复杂的专门问题,
最后需要通过进行风洞试验才能解决。在初步方案设计阶段,通常是尽量将机翼和尾翼的位
置错开,避免机翼的下洗气流直接打在尾翼上。当然,在具体布置过程中,要使在各种飞行
状态下都能做到这一点是很困难的。
概括地说,轻型飞机的主要矛盾是减重问题,下单翼型式值得考虑,重型飞机一般多采
用上单翼型式,其它一般情况以采用中单翼较多。
§3.4 发动机的数目、安装型式及进气道的布置
发动机的数目,应视可供选择的发动机的推力与飞机所需要的推力而确定。当然,也要
考虑单发、双发及多发情况时操纵的难易、附加设备重量的轻重、进气道效率的高低、生存
力大小及成本高低等因素。单发和双发各有优缺点,单发的优点是操纵简单,附加设备重量
较轻,成本低。双发的优点是战斗生存力较强,如采用两侧进气,则进气道的效率较高。
发动机的安装位置,单发一般安装于机身尾段。双发及多发的安装型式比较多,有在机
身尾段的,有在机翼下部或机翼及垂直尾翼根部的,还有以短舱型式装在机身两侧及机翼上、
下部等位置的。
进气道的布局型式多种多样,各种可能的方案如图3.21 所示。
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