行初步选择时,对于不同的飞机所考虑的侧重点是不同的。对于低速飞机的机身,通常主要按
照其内部装载的需要以及连接安装机翼等其他部件的要求进行设计,同时考虑按气动力的要
求,对其外形进行适当的修正;而对于高速飞机,尤其是超音速飞机则应着重考虑气动外形的
要求,同时协调内部装载以及连接其他部件的问题。
一、机身的主要几何参数
飞机机身外形的主要几何参数是其总长度和其最大横截面积。在进行参数选择时,
还经常用到这两个几何参数的比值所构成的相对参数——机身的长径比
身L 身S
身λ 。
身
身
身d
L
λ = (6.21)
其中, 对于圆形截面的机身即为机身的最大直径,对于非圆截面的机身,则是其最大
横截面积的当量直径。
身d
π
4 max 身
身
S
d = (6.22)
从式(6.21)和式(6.22)可知, 身λ 是一个无量纲的相对参数,有时,为了参数选择和分析
问题的方便,常把复杂的机身划分为前、中、后三段,如图6.25 所示。
图6.25 机身外形分段
这样,机身头部的长径比身头头λ = L / d ,尾部的长径比尾尾尾λ = L / d ,即是进行机身头部
和尾部外形设计时的主要几何参数。
长径比身λ 是机身一个很重要的几何参数,它代表了机身几何外形最主要的特征,对机身
的气动阻力和机身结构等方面的特性都有直接的影响。身λ 对气动阻力的影响是很明显的,机
身的阻力由压差阻力、摩擦阻力和波阻组成,此三部分阻力的阻力系数与机身长径比的关系如
图6.26 所示。
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图6.26 Cx ~ λ身曲线 图6.27 不同M 数的身Cx ~ λ 曲线
可知机身的压差阻力和波阻,随身λ 的增大而降低,但摩擦阻力则有可能增加。此外,整
个机身的阻力系数还与飞行M 数有关,如图6.26 所示。
图6.27 的曲线说明,当飞行M 数较低时,由于没有波阻的出现或者是波阻在机身总阻力
中所占的比例较小,所以采用长径比较小的机身有利。图6.27 表明,当M =0.6 时,选用身λ =3.5
的机身最有利。随着飞行M 数的提高,则应采用较大的身λ ,当M =0.9 时,则以身λ =6.5 最
为有利。总之,可以看出,对应一定的飞行M 数,从减小气动阻力的角度来说,存在一个最
有利的长径比, 身λ 过大或过小都会引起气动阻力的增加。
二、机身几何参数的初步选择
(一)机身长径比身λ 的选择
前面已经简要地分析了机身的长径比身λ 对机身气动阻力的影响,这是选择机身参数时必
须考虑的问题。因此,在进行机身参数选择时,通常第一步工作就是根据所给定的飞机性能要
求,按气动阻力最小的原则,选定合适的机身长径比身λ 。当然仅按气动力的要求来选定机身
的参数是不全面的,还需要考虑其内部的容积、结构和重量等方面的特性。因此,在进行初步
方案设计时,一般是首先按气动方面的要求,参照同类飞机的统计数据,选取身λ 的初值,做
为进一步参数选择的基础。待机身的各主要几何参数选定后,再重新对其身λ 值进行修正。
按飞机的飞行速度范围,机身及其头部和尾部长径比的取值范围如表6.7 所示。
表6.7 给出了身λ 的一般取值范围,由于飞机的用途不同, 身λ 的差别可能很大,有可能
超出这个范围。例如,一些装活塞式发动机的轻型飞机, 身λ =4~5 或更小;对超音速的歼击
机,不仅要考虑超音速情况,同时还要考虑其亚音速巡航的情况,象美国的F-15 等飞机,还
要考虑安装大直径的涡轮风扇发动机的需要等等,其身λ 均在8~10 之间;旅客机机身的长径
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比则应主要按客舱布置的需要而定。
表6.7 机身长径比的统计值
长径比 低速飞机(M≤0.7) 高亚音速飞机(M=0.8~0.9) 超音速飞机
身λ 6~9 8~13 10~20
头λ 1.2~2.0 1.7~2.5 4~6
尾λ 2~3 3~4 5~7
(二)机身最大横截面及机身长度的确定
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