西北工业大学
硕士学位论文
飞翼运输机气动布局设计姓名：杨宇飞
申请学位级别：硕士
专业：飞行器设计
指导教师：白俊强
20070301
西北工业大学硕士学位论文
飞行效率和提高经济性，降低运营成本上是取得了共识。
图１１空中客车公司Ａ３８０飞机
幽１．２坡首公司７Ｅ７纠Ｌ
我国是一个人口大国，而且正处于经济发展的高峰期，每年的客货运量和增长量都特别大。据民航相关部门统计，自２０００年以来，民航每年发送的乘客数量都以ＩＯ％以上的速度增长。而据国外相关咨询公司的调查报告，未来２０年，我国的干线客机需求量将在２０００架以上【２Ｊ。而民用飞机的研发与制造水平，是体现一个国家航空工业、运输业、基础工业等国民经济相关部门发展水平的重要标志之一，是一个国家综合国力的体现。虽然我国在自行发展大型干线飞机上曾经走过一段弯路，但随着近几十年我国经济的高速发展，科学技术水平的不断提高，特别是在近几年对航空航天工业技术、科研投入的不断增加，在基础研究、技术储备上有了较坚实的基础，２００６年１２月底，对外公开的我国第三代战斗机歼１０就是一个很好的例子。但是，我国在起飞重量大于百吨，载重量超过５０吨以上的大型运输类飞机研发领域还是空白，而国际上这个级别的飞机正是在航空客货运市场上的主流机型。
面对如此庞大的国内、国际市场，目前正是我国自主研发大型运输类飞机的机遇期。但是自上世纪八十年代以来的近２０多年时间中，我国没有立项自己
第一章绪论
图１．５连翼布局飞机方案
该布局的主要特点是：盒式结构较常规机翼结构更轻，刚度更好，特别是大展弦比机翼，效果更加明显；前后机翼的较大展长都可以设置操纵面，可大大提高飞机的机动性；由于机翼端部的连接作用，可以减小机翼的诱导阻力，提高升阻比；其难点是围绕气动干扰效应，和非常规结构技术【７】。
４，鸭式布局’
其实鸭式布局是最早出现的飞机布局形式，莱特兄弟的第一架上天的飞机，其操纵面在主翼前面可谓是鸭式布局的鼻祖。而该种布局形式稳定性方面的问题，使其发展也经历了一番曲折。鸭式布局在主翼面失速后鸭翼会继续产生升力，造成飞机抬头倾覆的危险性较大。但随着飞机计算机控制功能越来越强，飞控系统的可靠性越来越高，这种稳定性方面的问题已经基本可以解决，一些军用飞机上已经采用了这种布局形式。如图１．６所示，我国的歼１０飞机就是这种布局。
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图Ｉ６歼１０Ｅ机
鸭式布局的优点在于避免产生常规布局配平所需的向下的气动力，由于鸭翼布置在主翼的前方，其为配平力矩而产生的气动力是向上的，这样可以大大降低巡航配平阻力，提高升阻比和巡航效率。特别是如果应用于大型运输机上，这种布局对于提高载重量，节省燃油，增大航程是很可观的。如图１．７所示，为波音公司提出的一种主翼前掠鸭式布局的方案。
图１．７大型鸭式布局客机方案
ｓ、飞翼布局
飞翼布局也是全无尾布局的一种，因其外形扁平，很难分辨出机身与机翼的分界面，如同一个巨大的机翼，固被称为飞翼布局。其实早在二战时期，美国与德国就相继开始了这种布局的研究，但是最终限于这种布局本身所固有的问题，即飞行稳定性差。很难进行控制而最终放弃。而使这种气动布局重新获得生命力的是飞控技术与推力矢量技术的发展。由于这两项技术的成熟应用，
第一章绪论
使得这种布局的固有问题有了现实可行的解决方案，因此在二十世纪九十年代开始，出现了目前为止最为成功的飞翼布局飞机，美国空军大名鼎鼎的黑色幽灵—－Ｂ一２隐身轰炸机，如图１．８所示。该机的出现充分体现出了飞翼布局的优势，优良的气动性能使其在二十多米长的机身内可装载与Ｂ一５２差不多的载弹量且拥有１２０００公里的空中不加油超远航程，先进的气动布局形势使其雷达反射面积小到了令人无法想象的程度，大约只有同类大小飞机的百分之一。Ｂ一２为飞翼布局开创了新的里程捧＇９】。
图１．８美军Ｂ．２隐身轰炸机
因为有了这样很好的样机先例，飞翼布局形式成为这几种新型布局形式中，技术可行性最强的一种先进布局。虽然Ｂ一２还只是一种轰炸机，但将其应用到运输机的设计中已经开始广受关注，这方面的发展状况将在第二章中做全面介绍【３＆４¨３１。
§１．２．４飞机气动布局设计方法的发展
在以往，研究气动布局设计主要手段有两种：一是实验研究，它以地面实验为研究手段。长期以来，地面实验（风洞实验）方法是研究流动机理、分析流动现象、探讨并获得流动新概念、推动流体力学发展、为航空航天飞行器的设计提供气动力数据的主要研究手段。２０世纪六十年代以前，风洞是气动布局设计主要的工具，其主要问题是：要实现一个完整的实验过程，需要解决一系列复杂的技术问题，所需周期长，费用也很高。例如在Ｂｏｅｉｎｇ－－７６７的研制中，
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的操纵面用于横滚和俯仰操纵，内段操纵面为襟翼；航向操纵由机翼外段上下表面的两块减速板来实现。
图２．１德国ＨＯＩＸＥ翼机
二战中，德国另一位著名设计师李比修也研制出一架蜚声海外的飞翼机一Ｍｅｌ６３。该机飞行时速高达９５０千米，这在当时是极其了不起的；不仅如此，该机的爬升率为６０米／秒，留空时间为８分钟，机上还装有２门３０毫米ＭＫ机炮ｎ６１。
与德国飞翼机齐名的是美国人约翰诺斯洛普研究设计的Ｎ系列飞翼机。他出手不凡，一开始研制就设计出与美现役Ｂ一２隐身轰炸机外形大致相同的一种飞翼机。这种飞翼机采用木板，纸板作构架，以纸张为蒙皮材料。Ｎ—ＩＭ是Ｎ系列飞翼机中十分成功的一种，它的飞行高度达２２８０米，留空时间在１小时以上。１９４１年，诺斯洛普的飞翼技术得到了实际应用，美国陆军要求应用他的飞翼技术制造２架ＸＢ－－３５轰炸机。经过～番努力，这种非同寻常的轰炸机终于问世了。与当时极负盛名的Ｂ一１７轰炸机相比，ＸＢ－－３５在总质量和翼面积方面都是前者的３倍。如图２．２所示，机上装有４台“黄蜂”Ｒ４３６０型发动机，每台发动机由延伸的驱动轴连至遥控的齿轮变速箱，带动２部互相转动、螺距相反的螺旋桨。机上左右两侧共有８个弹舱，可挂载８０００多ｌ（ｇ炸弹。此外，机上还设有７座抢炮塔。其中，４座安装在机翼的上下方，２座安装在乘员舱的上
第二章飞翼气动布局的发展现状及特点
下方，另有１座安装在机尾。每座机炮塔内装有２挺机枪。
图２．２美国ＸＢ－－３５轰炸机
图２．３美国ＸＢ－－４９轰炸机
自二战末期起，喷气式发动机的技术日臻成熟，飞翼机换装喷气式发动机已势属必然。从１９４５年６月到１９４８年１月，美国先后完成了２架装有喷气式发动机的ＸＢ－－４９飞翼机的升空与起降，如图２．３所示。但是，由于气动和飞机设计的滞后和不成熟，飞翼机很快暴露出它明显的缺点来：稳定性不足，横向摆幅过大，操纵难度较大，不适于进行较准确的轰炸．接着，飞行事故不断发生。１９４８年６月，一架ＸＢ－－４９飞翼机在一次飞行中，因两翼受到过度的加速负荷而导致结构损坏造成机毁入亡。１９４９年春，另一架ＸＢ－－４９飞翼机在爱德华兹空军基地进行高速飞行试验时，由于前起落架毁坏而造成整架飞机在跑道上翻覆。１９５０年５月４臼，一些热衷飞翼机的人士依然进行了ｘＢ一４９的改
与机翼的几何参数 往飞行是从模仿鸟类飞行开始的。但是由于鸟类飞行机理的复杂性，至今未能对扑翼机模仿成功。 促使人们遨游天空的，也许是受中国风筝的启发，在航空之父凯利的科学理论指导下，将动力和升力面分开考虑，而发明了固定翼飞机。 二十世纪人类史最伟大的科学成就。是人类最快捷、舒适、高效、安全的交通运输工具，在国家安全、社会和国民经济的发展中占有极其重要的地位。史之乱蒙冤沦为囚犯，被流放到白帝城后，朝廷大赦天下，他立刻返舟东下，重出三峡，欣喜的心情无法言表： 帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。 白乘飞机，不知如何写佳作。是否同意写成如下： 帝彩云间，千里江陵一时还。两耳风声鸣不住，轻机已过万重山。 飞翔，必须做到： 的气动外形 的结构 的动力 定的速度 的操纵机构 系统 同，飞机在空中能够飞行是依靠与空气的相对运动，而产生作用在飞机上的力和力矩来实现的。如对于水平等速直线飞行而言，从飞机受力条件，有 L V￥（升力与重力平衡） D//V￥（推力与阻力平衡） (俯仰力矩保持守恒）
必须具备的条件： 飞机在空中飞行是靠作用于飞机上的空气动力）。此外，喷气发动机的氧气也是取源于空气。一定的飞行速度（飞机和空气之间要有一定的相对运动，产生空气动力）。 的气动外形、受力大小和飞行姿态。 保持和改变飞行状态的能力。 布局 型的飞机、不同的速度、不同的飞行任务，飞机的气动布局是不同的。 机的气动布局？ 飞机主要部件的尺寸、形状、数量、及其相互位置。 件有：推进系统、机翼、机身、尾翼（平尾、立尾）、起落架等。 连接的相互位置分为：
有无上反角分为： 分为： 的相对纵向位置分为： 花八门、多种多样，有平直的，有三角的，有后掠的，也有前掠的等等。然而，不论采用什么样的形状，设计者都必须使飞机具有良好的气动外形，并且使良好的气动外形，是指升力大、阻力小、稳定操纵性好。
147中国 设备 工程Engineer ing hina C P l ant 中国设备工程 2019.07 （上）鸭式—飞翼布局无人机设计研究 李勇霖，张纯良，吕羿良，林涌鑫，李江宇，谢宜师 （北京理工大学珠海学院，广东?珠海?519000） 摘要：本文通过对鸭式气动布局及飞翼式气动布局无人机进行大数据分析，对结果进行总结，结合飞翼布局和鸭式布局结构的优点，建立起三维气动模型，设计了一款鸭式-飞翼气动布局无人机。该型无人机具有更慢的巡行速度、更小的转弯半径、更高的灵活度、更好的操作性、更高的运载能力，使得固定翼无人机任务范围得到进一步扩大。 关键词：飞翼布局；鸭式布局；鸭式-飞翼气动布局 中图分类号：V279 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）07（上）-0147-03 目前无人机主要由固定翼无人机与旋翼无人机两大类构 成。固定翼无人机以常规气动布局居多，但也有鸭式布局、 三角翼布局、飞翼布局等。旋翼无人机则以多旋翼无人机居 多，但也有无人直升机与倾转旋翼机等。它们所具有的优点 显而易见，但其表现出的不足也一样突出。为此，本文提出 了鸭式-飞翼气动布局无人机，针对目前固定翼及多旋翼无 人机的不足，在载重能力、续航时间、飞行速度及安全性上 作出了改善。 1?设计思路及方法 飞翼气动布局具有阻力小、飞行效率高、结构简单、重 量轻以及较低的可探测性的优点。但依旧存在着航向稳定性 差、俯仰操作性差、较小的最大升力系数C L max 及较高的飞行 速度等不足。而鸭式气动布局则有着着较大的俯仰操作范围、 较大的失速可控范围、较小的配平阻力以及在大迎角飞行及 平飞时提供更大的升力。同时也具有结构复杂及较高的飞行 速度等不足。为改善飞翼布局与鸭式布局的高航速及载重性， 我们将鸭翼与飞翼进行融合，大程度地发挥各自的优势。 本文采用雷诺N-S 方程： {?u i /?x i =0；?u i /?t i +u j ×?u i /?x j =-1/ ρ×?p i /?x i +ν×?2u i /?x j ?x j }. 作为基础方程，用3D-Panel 对飞行器在流场中的气动 特性进行计算，并以XLFR-5软件进行辅助。其中3D-Panel 是对涡格法（VLM）与升力线法（LLT）的结果进行细化。再 利用Re=ρvL/μ对飞行所需雷诺数进行初步计算。其中ρ 为流体密度，μ为动力黏性系数，v 为流场的特征速度，L 特征长度。该款无人飞行器为低空低速飞行器，最大飞行速 度为25m/s，最大升限为1000m。在此飞行速度及飞行高度 的区间内，我们将大气视为理想流体进行计算。飞行阻力则 着重考虑诱导阻力、干扰阻力及黏性阻力。 2?无人机性能参数的确定 目前国内外小型无人机市场中，多旋翼无人机的巡行速 度为6～8m/s，续航时间为21min，实际飞行半径为300m。 外挂载重约为200g。固定翼小型无人机的翼展为1200mm,最 大飞行速度约80km/h，起飞重量约为1kg，理论飞行时间 为45min。本文所设计的鸭式-飞翼气动布局无人机，翼展 为1200mm，机长约为600mm。最小飞行速度4m/s，巡航速 度15m/s，理论升限3000m。其最大起飞重量3kg，有效载荷 1.7kg，转场半径10km，最小转弯半径1.5m。3?飞行器几何参数的选取（1）鸭翼的设计。鸭翼对主翼的影响主要表现在其脱体气流在主翼上方所产生的低压区来扩大主翼的压差，在大迎角飞行时鸭翼的上洗气流可有效减小主翼迎角，以达到扩大失速范围的目的。高速战机的鸭翼为大后掠角、大展弦比与较小的相对厚度。但在低速小飞机中，此设计方案将不再适用。低速飞机鸭翼气动结果如图1所示。从C L 图中我们不难看出，当鸭翼后掠角逐渐增大的同时，整机升力系数出现下降，鸭翼气动特性与高速飞机恰好相反。通过对无人机其他气动特性的分析发现，在低速状态下，鸭翼对主翼的作用主要为翼尖涡流，并非高速飞机的脱体涡流。如图2所示，从不同后掠角的诱导阻力系数I CD 与迎角的曲线，结合公式C D =C L 2/πA e ，印证上述结果。（2）飞机翼稍弦长的选取。其中在外翼弦长的设计中，图1?整机升力系数与迎角的变化图（虚线ΛH =0°、实线ΛH =15.27°、双点划线ΛH =17.34°）图2?诱导阻力系数I CD 与迎角的变化图
第29卷 第1期 飞 机 设 计V o l 29N o 1 2009年 2月 A IRCRA FT D ESI GN F eb 2009 收稿日期: 2008-10-06;修订日期: 2009-01-13 文章编号:1673-4599(2009)01-0005-05 飞翼布局无人航空器气动特性研究 刘 超,黄 俊,吴 洋 (北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191) 摘 要:飞翼布局飞机取消了尾翼,拥有良好的气动、隐身特性,但操纵效率有所下降,需要在飞机设计过程中合理地布置操纵面,改善飞翼飞机在操纵性能上的缺陷,因此,飞翼飞机的操纵面不仅要提供足够的控制力,同时还要满足飞机的稳定性要求。对飞翼布局飞机的气动特性和基本操稳特性做理论分析,并利用试验做实际对比,研究飞机的气动特性,分析各操纵面的功能、操纵特性以及存在的问题,为增强飞机稳定性和设计增稳系统增加依据。 关键词:飞翼布局;稳定性;气动特性;操稳特性;增稳系统中图分类号:V 211 41 文献标识码:A Aerodyna m ics Characteristics Investigation for Flyi ng W ing Uni nhabited A i rcraft LI U Chao ,HUANG Jun ,WU Y ang (School ofA eronautic Science and Eng i n eering ,Be ijing Un i v ersity o fA er onau tics and A str onau tics ,Be ijing 100191,China) Abst ract :Fly i n g w i n g confi g uration aircra ft gets rid o f tail in order to i m prove aerodyna m ics character istic and reduces RCS(R adar C r oss Secti o n),but it a lso leads to t h e reducti o n of con tro lling efficien cy .Con tro l surfaces play an i m po rtant r o le i n the desi g n o f fl y ing w ing configurati o n a ircraf.t The l o g ica l contro l surfaces can a m eliorate the li m itation ,prov ide enough control streng t h ,and satisfy the re quire m en t o f the stability of fl y i n g w i n g aircraf.t Aerodyna m ics characteristics and e l e m en tary stab ility and contro l of fly i n g w ing confi g ura ti o n a ircraftw ere theoretically analyzed in this paper .The conc l u si o n fro m the analyses is co m pared w ith the da ta got fro m so m e experi m ents to study aer odyna m ics character i s tics of the aircraf,t analysis the functi o n ,operation character i s tics and ex istent prob le m of contro l surface .A ll this eff o rts add foundati o n for ra isi n g stability o f the aircra ft and design of the sta b ility aug m entation syste m.K ey w ords :fl y i n g w ing confi g urati o n ;stab ility ;aer odyna m ics characteristics ;stability and contr o ;l stability aug m entation syste m 随着现代科学技术的飞速发展和人们对未来战争认识观念的变化,世界各国越来越重视对飞翼布局无人航空器的发展和研究。它不仅体现了 一个国家的综合航空技术能力和水平,也更加适合未来战争的作战模式。与常规飞机相比较,飞 翼布局取消了机身、平尾、升降舵、垂尾和方向
飞机的气动布局与机翼的几何参数 人类向往飞行就是从模仿鸟类飞行开始的。但就是由于鸟类飞行机理的复杂性,至今未能对扑翼机模仿成功。 而真正促使人们遨游天空的,也许就是受中国风筝的启发,在航空之父凯利的科学理论指导下,将动力与升力面分开考虑,而发明了固定翼飞机。 飞机就是二十世纪人类史最伟大的科学成就。就是人类最快捷、舒适、高效、安全的交通运输工具,在国家安全、社会与国民经济的发展中占有极其重要的地位。 当年李白受安史之乱蒙冤沦为囚犯,被流放到白帝城后,朝廷大赦天下,她立刻返舟东下,重出三峡,欣喜的心情无法言表: 朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。 如果李白乘飞机,不知如何写佳作。就是否同意写成如下: 朝辞白帝彩云间,千里江陵一时还。两耳风声鸣不住,轻机已过万重山。 人类要想自由飞翔,必须做到: 1、必须有良好的气动外形 2、必须有轻巧的结构 3、必须有相当的动力 4、必须达到一定的速度 5、必须有机敏的操纵机构 6、必须有导航系统 与鸟的飞行不同,飞机在空中能够飞行就是依靠与空气的相对运动,而产生作用在飞机上的力与力矩来实现的。如对于水平等速直线飞行而言,从飞机受力条件,有 L＝G L V￥ (升力与重力平衡) F＝D D//V￥ (推力与阻力平衡) M=0 (俯仰力矩保持守恒)
飞机产生升力必须具备的条件: (1)有空气(飞机在空中飞行就是靠作用于飞机上的空气动力)。此外,喷气发动机的氧气也就是取源于空气。 (2)必须存在一定的飞行速度(飞机与空气之间要有一定的相对运动,产生空气动力)。 (3)要有适当的气动外形、受力大小与飞行姿态。 (4)必须存在保持与改变飞行状态的能力。 1、飞机的气动布局 不同类型的飞机、不同的速度、不同的飞行任务,飞机的气动布局就是不同的。 何为飞机的气动布局？ 广义而言:指飞机主要部件的尺寸、形状、数量、及其相互位置。 飞机的主要部件有:推进系统、机翼、机身、尾翼(平尾、立尾)、起落架等。 按机翼与机身连接的相互位置分为: 按机翼弦平面有无上反角分为:
摘要 飞机姿态控制包含俯仰（pitch）、滚转（roll）与偏航（yaw）方向，其中俯仰方向安定性和操控性是对飞行安全最重要的飞控参数。如果以俯仰控制面安装位置对飞机分类，则可分为鸭翼（canard，法文鸭子的意思，来源于法国报纸对莱特兄弟飞机的描述）、水平尾翼（horizontal tail）、无尾翼（tailless）以及同时安装鸭翼和水平尾翼的三翼面（three surface）布局。鸭翼布局虽然具有较佳升力特性，但如果未能妥善处理好鸭翼涡流与主翼、机身及垂直尾翼流场间的交互作用，将对飞行稳定与姿态控制产生不良影响。但这个缺点在近距耦合概念诞生，并结合线传飞控系统后已经得到改善，诞生了几种成功的鸭翼战斗机。本文从气动力学的观点出发，在不考虑飞控系统与推力矢量控制运用的成熟性、结构负荷极限、战场场景想定与战术运用等外在因素的情况下，对鸭翼布局的气动特点进行初探。 鸭翼-三角翼布局水平尾翼布局 无尾三角翼布局三翼面布局 前言 人类第一架载人动力飞机“飞行者”号采用的就是鸭翼布局，该布局与水平尾翼布局相比，具较佳的升力特性，所以在飞机早期发展史上也能偶尔见到鸭翼布局战斗机。但因为鸭翼布局复杂的气动特性，特别是缺乏足够的纵向恢复力矩，所以虽然最早运用在飞机上，却没有被后续战斗机普遍运用，水平尾翼布局反而成为“传统布局”。随着线传飞控系统的诞生，因鸭翼与主翼间复杂气流交互作用导致的操控问题得以解决，推力矢量控制进一步解决俯仰方向控制。欧洲和中国的新一代战斗机，因侧重瞬间转弯能力以及短场起降需求，多采鸭翼布局设计，而美俄则继续坚持传统布局战斗机。显见两种布局各具优点，使设计人员于在不同设计考虑下，在两种迥异的气动外形下，依据战场环境与作战需求设计出各自的性能优异的战斗机。 中国的歼-20是目前唯一的鸭翼布局隐身战斗机 随着中距空空导弹的日益普及，视距外交战（beyond visual range, BVR）已成为未来空战的必然模式，战斗机操控性似乎不如武器性能重要。中程空空导弹发展成熟，性能可靠，战斗机可在视距外交战多目标，如果战斗机具有超音速速度优势还能增加我方导弹射程，导弹发射后还需发挥超音速机动性以规避敌方可能射击的中程空空导弹，尽快脱离敌导弹射程。但在很多情况下还是需要进行目视格斗，如受到敌我识别器（IFF）功能限制必须目视识别、目标成功躲避导弹后、隐身战斗机间的空战、雷达制导导弹遭遇先进电子战装备干扰等。全向（all aspect）攻击近距导弹与头盔瞄准具的结合，使空战特点由“占位”转为“指向”，特别是在近距空空导弹结合红外成像（IR Image）引导头和推力矢量控制后，不可逃逸区大大扩大，先敌射击就能掌握致胜先机，使战斗机瞬时转弯速率的重要性大于持续转弯率。根据赫柏斯特（W. B. Herbst）的研究：战斗机除需具备亚音速格斗性能外，还需具有一定的超音速巡航与转弯能力，所以未来战斗机设计除应该有良好的视距外交战能力外，机动性与敏捷性都是不可忽视的指标。 机动性是指在一定时间内，战斗机改变飞行速度、飞行高度和方向的能力；敏捷性则是指迅速、精确地改变机动飞行状态的能力，即机动性对时间的微分。依约翰?博伊德（John Boyd）提出的能量机动论（energy maneuverability），战斗机机动性取决于推重比（推力/重量）与翼载（重量/翼面积），前者受发动机性能与机身重量（含结构、燃油存量与武器挂载）影响，比值大就加速快，后者是飞机可产生多少升力进行转弯，比值小就转弯快，高推重比与低翼载可提高战斗机的机动性，转弯机动性好就能提高战斗机的击杀率与生存性。常见用于评估战斗机转弯能力的参数有： 最大持续转弯速率（maximum sustained turn rate），用于获得交战初期优势，定义为单位重量剩余功率（specific excess power, SEP）=0与结构限制线的交点。
中文名称：先进气动布局技术 英文名称：Advanced aerodynamic configuration technology 相关技术：总体设计；机翼设计；综合设计 分类：飞机总体设计；气动布局；空气动力学； 定义与概念：为实现先进的气动性能和战术技术指标要求，对飞机气动设计中主要参数进行的综合性选择和规范。 气动布局的研究对象是主要气动参数（如升力、阻力、力矩系数和其它气动导数）以及主要气动参数与飞机外形参数的关系。研究的内容包括：飞机各主要部件的外形和相对配置，各种外形和配置下飞机的气动特性；此外，由于很多气动技术对飞机部件外形和配置的选择有很大影响，所以较重大的气动技术是气动布局研究的重要内容和基础。 气动布局的研究范围很广，大到飞机总体布局的类型和参数，小到机翼剖面外形、前后缘襟翼这类气动技术，都对飞机气动布局的选择和确定以及最终的飞机性能有根大影响。国外概况：冷战时期，前苏联的先进气动布局技术与美国并驾齐驱，如Su-27依靠优良的气动布局设计，使其气动性能超过了美国的第三代战斗机。但冷战后，俄罗斯由于经济上的原因，新技术的发展十分缓慢，第四代战斗机迟迟出不来，明显已落后于美国。而美国气动力技术的发展却未见减缓，仍然保持着冷战时的高速发展态势，不但第四代战斗机F-22和JSF 都已研制出来，而且已开始着手发展下一代战斗机的气动力和先进气动布局技术。因此，目前美国在气动布局技术方面处于领先地位。西欧则稍稍落后于美俄，保持着较高水平，又以其体现多用途的战斗机气动布局而独具特色，如EF-2000和法国的"阵风"。 美国空军认为，虽然近年来在提高战斗机机动能力的先进气动布局方面作了一些工作，隐身气动设计和隐身能力也得到很大提高，但他们确实忽视了先进气动布局的研究和发展。在轰炸机方面，B-2的飞翼布局是40年代和50年代提出的概念的现代翻版。随着现代计算流体力学的进展和流动控制技术的提高，先进气动布局研究有可能获得新生。今后先进气动布局研究主要沿着如下两个方向： 第一，对过去提出的方案进行系统化研究。对亚音速飞机，这些方案包括带支撑机翼、翼身融合体、环翼、多机身飞机等。对超音速飞机，通过有利干扰降低阻力的布局已经提出但尚未进行系统的研究。这些方案过去都曾提出但没能研究下去，原因包括：设计工具和数据库不合适，稳定性和控制问题（现在可以成功地与现代结构和控制技术一起考虑），缺乏总体发展和实际验证。 第二，全新的布局概念研究，尤其是同时利用流动控制技术和现代结构和控制概念的布局研究。这些概念可能包括：带嵌入式层流控制吸气系统的复合材料机翼蒙皮；用于控制旋涡和边界层的机敏蒙皮；将层流控制、推进和结构设计综合在一起的翼型；其它等等。由于计算流体力学提供了探索和预测有利非线性干扰效应的能力，并且有了旋涡、粘流效应和分离的控制技术，全新气动布局概念的潜力是可以发挥的。 未来先进气动布局研究必须沿着多学科的路线进行。新布局的早期方案研究必须考虑推进一体化以及结构和控制方案。设计一体化技术的发展将使新方案的快速分析成为可能。 涉及先进气动布局的研究计划将为飞机性能的提高开创新的可能性，也许能开发出新的应用。不仅如此，这样的研究计划对诸如流动控制、设计方法和多学科综合这样的基础领域的研究来说，还将起到指南的作用，从而使先进气动布局的所有支撑技术能够同时成熟。从这一点来看，先进气动布局将重新发挥其作为气动技术推动力的作用。 美国90年代中期进行了"新世界展望"（New World Vistas）和"2025年的空军"（AF 2025）等对未来军事技术的预测研究，其研究结果最近已经过综合，并开始在美国空军的"航空器科学技术"（Air Vehicles S&T）的范围内进行技术开发。1997年，美国空军启动"未来飞机
飞机气动布局简介 想必很多人对飞机很感兴趣，因为飞机大多是很漂亮的，流线型的机身，舒展的机翼，实现了人类在蓝天翱翔的梦想。其实飞机外型的美观虽然是人类主动的设计创作，而实质却是受制于空气阻力的被动结果，从某种意义上讲，这种符合人类审美标准的流畅线条其实是空气动力原理的杰作。 大千世界千变万化，飞机也是形态各异，大的、小的、胖的、瘦的，四个翅膀的、两个翅膀的甚至还有一个翅膀的，打个比方，飞机的式样就像宠物狗一样，当真是品种丰富，血统复杂。俗话说外行看热闹，内行看门道，既然飞机的外观是空气动力原理决定的，那么这么多种飞机的形状在飞机设计中就有个称谓，叫做空气动力布局。下面我们就逐一介绍一下各种气动布局，当了解到气动布局这个概念后再回过头来看这些飞机，就会发现自己不会再看花眼了，其实全世界的飞机品种再多，也无非就以下这几种气动布局而已。 各种空气动力布局的主要差别就在于机翼位置上的差别，首先介绍一个最常见的布局——常规布局。这种布局的特点是有主机翼和水平尾翼，大的主机翼在前，小机翼也就是水平尾翼在后，有一个或者两个垂直尾翼。世界上绝大多数飞机属于这种气动布局，特别是客运、货运大型飞机，几乎全是这种布局，例如波音系列、欧洲的空中客车系列，我国的运七、运八、ARJ21，美国的C130等。我国的军用飞机中除了歼10猛龙战斗机以外，都是常规气动布局。 常规布局最大的优点是技术成熟，这是航空发展史上最早广泛使用的布局，理论研究已经非常完善，生产技术也成熟而又稳定，同其他气动布局相比各项性能比较均衡，所以目前无论是民用飞机还是军用飞机绝大多数使用这种气动布局。 常规气动布局机型——我国的ARJ21祥凤支线客机
飞机的常见气动布局 亲爱的同学们 大家好： 今天，我想和大家讲一讲，飞机的常见气动布局。大家知道的都有哪些呢？ 目前我们所知的可行的飞机的空气动力布局方式有：常规、鸭式、三翼面、变后掠、无尾、飞翼、前掠翼。这些布局方式各有特色各有长短，我将为大家逐个讲解。 首先是常规，常规布局也就是主翼在前，水平尾翼在后，有一个或两个垂尾的气动布局方式。使用这种气动布局设计的具有代表性的战斗机有，美国——洛克希德马丁公司：F22猛禽。俄罗斯——苏霍伊设计局：苏27侧卫。但其实，我们常见的客货机几乎全是这种设计的。常规布局的优点是技术成熟，理论研究已经非常完善，生产技术也成熟而又稳定，同其他气动布局相比各项性能比较均衡。只是由于均衡所以也没有特别出色的地方。 然后是鸭式。因为当初这种气动布局的飞机飞起来像鸭子，故此得名。说到鸭式布局，我们就不得不说世界上第一架飞机——莱特兄弟的飞行者一号。它所使用的布局其实就是鸭式布局。鸭式布局也是主翼在后面，前面加个小机翼叫做鸭翼。简单地来看，鸭式布局就是将常规布局中的水平位移移到了主翼前方，但鸭翼与平尾并不是一个概念。虽然鸭
翼也承担着控制俯仰的责任，但除此之外，鸭翼还会产生涡流。这些涡流吹过主翼会带来强大的增升效果，也就是说，鸭翼能提供额外的升力。如此，鸭式布局的飞机的短距起降性能更强，因为它们在低速度状况下也能获得较高的升力。鸭式布局的飞机在高速飞行中有着更高的稳定性，机动性也要比常规布局飞机更加出色。有时鸭式布局飞机还会在机身的后下方增加两片叫做腹鳍的翼面，以增加大迎角情态下的飞行稳定性，这是因为在大迎角情态下，常规布局的飞机的垂尾还会接触到由主翼和平尾的间隙间吹过的气流，而鸭式布局的飞机的主翼往往会阻断流往垂尾的气流，如此垂尾便不能很好地控制飞机的水平方向稳定，而在机身下方增加的腹鳍则能解决这个问题。这也是鸭式布局飞机的一个不同之处。鸭式布局设计的代表战机有：中国成飞歼20，欧洲双风：阵风、台风。而鸭式布局正是我国擅长，欧洲钟情的飞机气动布局方式。这里补充一个鸭翼与平尾的不同之处：鸭翼与主翼的耦合一般是不允许二者处于同一平面的：鸭翼的位置要高于主翼。如此鸭翼才会体现它的特性。而常规布局的飞机的平尾和主翼是可以，或者说一般都是处在同一平面的。可这样一来，我们知道，使用鸭式布局的我国歼20属于第四代隐身战机。而鸭翼的这种耦合方式会对飞机的外形隐身带来很大的负面影响。所以我们的歼20身上鸭翼与主翼的耦合方式变为了鸭翼上反和主翼下反。这样做确实压抑了鸭
摘要 我们看到任何一架飞机，首先注意到的就是气动布局。飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。关系到飞机的飞行特征及性能。故将飞机外部总体形态布局与位置安排称作气动布局。简单地说，气动布局就是指飞机的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放置的，气动布局主要决定飞机的机动性，至于发动机、座舱以及武器等放在哪里的问题，则笼统地称为飞机的总体布局。 飞机的设计任务不同，机动性要求也不一样，这必然导致气动布局形态各异。现代作战飞机的气动外形有很多种，平直机翼布局、后掠翼布局、变后掠翼布局、无尾翼布局、鸭式布局、三翼面布局、前掠翼布局等。而以巡航姿态为主的运输机等大型飞机，其气动布局就相对比较单一，主要以常规布局为主 关键词：翼型；尾翼；气动外形；空气动力
目录 引言 (1) 一、现代飞机常见气动外形 (2) （一）作战飞机气动外形 (2) （二）非作战飞机气动外形 (7) 二、国内飞机常见气动外形 (7) （一）作战飞机气动外形 (7) （二）非作战飞机气动外形 (9) 三、飞机气动外形发展 (11) （一）作战飞机气动外形的发展 (11) （二）非作战飞机气动外形的发展 (11) 四、我国大飞机气动布局设计的发展建议 (15) 致谢 (17) 参考文献 (18)
引言 自从莱特兄弟发明第一架飞机以来，航空科技一直伴随着科技革命的推进迅速发展，由于该行业属于技术密集型，因此也使得航空科技一直云集着该时代最先进的科技成果，和众多的行业精英。因此航空技术往往代表着一个时代的科技水平，也促进和引领着科技进步。而一个时代的航空科技水平则主要体现在该时期的航空器上，飞机作为数量最多、最为常见的航空器，当然代表着一个时代航空科技的水平。而一个时代飞机的技术水准，则直观的体现在飞机的气动外形上。从飞机的气动外形我们就可以看出：这个时代航空科技的总体水平，这个时代的设计理念，甚至这个时代的军事政治战略格局等等。因此，研究飞机的气动外形及其发展，对于我们学习航空科技进而了解世界科技、历史、军事、政治等方面知识有着深远的意义。
未来大型客机气动布局设计 我国C919大型客机项目于2009年通过了工业和信息化部组织的专家评审，顺利进入总体设计阶段，主要部件和系统的供应商已基本确定，并采取合资、联合研发与研制、设计要求是飞机设计的依据，现代客机设计要求主要包括飞机性能、安全性、可靠性和维护性、机载系统性能等内容，还要满足民航当局的适航管理条例要求。转包生产等形式与供应商合作，以期实现飞机零部件生产的本土化以及降低飞机的直接使用成本。本文将以未来大型客机为背景，重点探讨气动布局设计问题，提出我国今后民用客机布局设计技术发展的建议。 未来大型客机设计要求 设计要求是飞机设计的依据，现代客机设计要求主要包括飞机性能、安全性、可靠性和维护性、机载系统性能等内容，还要满足民航当局的适航管理条例要求。比如，空客公司A380主要采用增加座位的技术途径达到客公里成本降低10%以上的设计目标；波音公司787综合使用复合材料、高效发动机、健康监测、先进制造工艺等技术，满足了降低20%燃油消耗的设计要求，同时改善了飞机的舒适性和可维护性；我国C919的设计目标是在性能指标与现役同级别先进客机相当的前提下，直接使用成本同比降低10%。 安全性、经济性、环保型和舒适性仍然是下一代大型客机发展的主要设计要求，也是客机的评价准则体系。波音公司将重点从气动、推进、材料和系统技术入手，力图从提高推进系统可靠度、材料、电击保护、结构和系统健康监测等方面增强飞机安全性，从减少耗油率和维护费用、减轻材料和结构重量、降低制造成本等方面提高飞机的经济性，从降低推进系统噪声、减少排放物污染、能源优化等方面加强环境保护；从降噪和人性化客舱设计等方面提高乘坐的舒适性。空客公司也提出了下一代民机发展的战略目标，明确了更安全、更经济、更环保和更舒适的设计思想。 针对未来航空环境，美国航空航天局(NASA)于2008年10月请求工业界部门和学术单位对满足2030年代能源效率、环境和运营目标要求的未来商用飞机的先进概念进行研究，即N+3代客机计划，也就是在20~25年之后投入使用、比现役客机先进三代的飞机。N+3代客机的初步设计目标如下： （1）飞行噪声比现在使用的联邦航空管理局噪声标准低71dB，当前的标准在机场边界内容纳了部分有害噪声； （2）氮氧化物排放比现在标准减少75%以上，现在使用的国际民航组织航空环境保护第六阶段标准旨在改善机场周边的空气质量； （3）燃料消耗降低超过70%，以此降低航空旅行的温室气体排放和旅行成本； （4）具备在大都会地区优化使用多个机场跑道起降的能力，以减轻空中交通拥堵和延误，
飞机的气动布局与机翼的几何参数
飞机的气动布局与机翼的几何参数 人类向往飞行是从模仿鸟类飞行开始的。但是由于鸟类飞行机理的复杂性，至今未能对扑翼机模仿成功。 而真正促使人们遨游天空的，也许是受中国风筝的启发，在航空之父凯利的科学理论指导下，将动力和升力面分开考虑，而发明了固定翼飞机。 飞机是二十世纪人类史最伟大的科学成就。是人类最快捷、舒适、高效、安全的交通运输工具，在国家安全、社会和国民经济的发展中占有极其重要的地位。 当年李白受安史之乱蒙冤沦为囚犯，被流放到白帝城后，朝廷大赦天下，他立刻返舟东下，重出三峡，欣喜的心情无法言表： 朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。 如果李白乘飞机，不知如何写佳作。是否同意写成如下： 朝辞白帝彩云间，千里江陵一时还。两耳风声鸣不住，轻机已过万重山。 人类要想自由飞翔，必须做到： 1、必须有良好的气动外形 2、必须有轻巧的结构 3、必须有相当的动力 4、必须达到一定的速度 5、必须有机敏的操纵机构 6、必须有导航系统 与鸟的飞行不同，飞机在空中能够飞行是依靠与空气的相对运动，而产生作用在飞机上的力和力矩来实现的。如对于水平等速直线飞行而言，从飞机受力条件，有 L＝G L V ￥（升力与重力平衡） F＝D D//V ￥（推力与阻力平衡） M=0 (俯仰力矩保持守恒） 飞机产生升力必须具备的条件： （1）有空气（飞机在空中飞行是靠作用于飞机上的空气动力）。此外，喷气发动机的氧气也是取源于空气。 （2）必须存在一定的飞行速度（飞机和空气之间要有一定的相对运动，产生空气动力）。 （3）要有适当的气动外形、受力大小和飞行姿态。
Internal Combustion Engine &Parts 1研究背景从古至今，人类的出行方式一直在发生着变化，步行到马车，到汽车，到火车，最大的进步就是速度的提升，而到了当下这个时间就是金钱的社会，作为全球最安全最快捷的交通工具———飞机，成为了人们出行的第一选择，但是人类并不仅仅满足于现状，不断探索出更高的速度，但随着速度的发展，其与安全性的矛盾越来越明显，为了获得更高的速度不得不将机翼的后掠角不断地加大，导致飞行器的低速性能越来越差越来越不安全，例如上世纪70年代曾投入使用的“协和式”超音速飞行器，也由于其三角翼设计安全性和昂贵的运营维护成本在2003年退出了历史舞台。 在此基础上，设计师们首要解决的是超音速飞行器在超音速与亚音速飞行之间需要不同翼型的问题，在F-14战斗机上设计师已经试图解决了这个问题，但是在民用飞行器上需要更好的稳定性和可靠性，以及更低的维护成本。本文针对采用变掠翼的机翼构型与连接方式进行研究，探究采用变掠翼和固定翼对飞行器在气动性能和环境适应性的影响。 2变掠翼飞行器模型设计 结合跨音速飞行器在不同工况下对机翼构型的需求不同，可收放机翼对跨音速飞行器的安全性和适应性有很大的提升，因此本文根据飞行器在不同工况下对机翼构型的需求不同，对可收放机翼在不同工况下对飞行器气动性能的影响进行研究。 2.1变掠翼飞翼外形设计 根据飞行器亚音速和超音速飞行的不同工况对机翼构型的不同需求，本研究首先建立了可收放机翼在外翼段放出与外翼段收起时的飞行器模型。该飞行器气动外形由翼身融合段、外翼段（收起和放出）以及动力系统组成，可伸缩的外翼段与翼身融合段采用滑轨加转轴的连接方式，在飞行器起飞、离场、进近、着陆等亚音速飞行阶段时外翼段伸出，为飞行器提供更大的升阻比，外翼段设计10°上反角，有利于修正飞行器侧滑降低飞行器在上述工况下的飞行速度，提高安全系数；在飞行器巡航超音速飞行时，外翼段收回至内翼面段下舱，后掠角增大，激波阻力减小，达到减小油耗的目的，同时在停放时减小占地面积。该飞行 器设计长42m ，翼展70m （展开）55m （回收），设计载客300人左右。其三维几何模型如图1所示。 2.2外翼段连接结构 本设计中的飞行器外翼段采用内置于机身内部的滑轨连接，外翼段结构可以沿滑轨向机身内部收缩，缩小机翼展弦比。由于设计需要该飞行器在外翼收缩的过程中后掠角逐渐增加，因此滑轨上设计A 、B 两条滑轨均与机身展向有一定角度，当飞行器为大展弦比状态时，外翼翼根处的连接轴分别于导轨上的a 、b 两点链接；而当飞行器处于小展弦比状态时，外翼翼根处连接轴位于滑轨上的a ’、b ’两点。 3变掠翼飞行器计算结果分析 3.1CFD 计算模型介绍 根据上述可收放外翼段飞行器构型，分别建立两种工况下的CFD 计算模型。在此基础上使用ICEM 网格划分软件对飞行器远场流域进行离散，两种构型下流场网格数 —————————————————————— —作者简介:张哲溪（2002-），男，陕西西安人，就读于西安市第四 十六中学，高中在读，研究方向为飞行器设计。 一种变后掠飞翼布局气动性能研究 张哲溪 （西安市第四十六中学，西安224007） 摘要:如何平衡飞行器低速高升阻比和高速较小的激波阻力一直是飞行器设计师们研究的前沿之一。本文针对采用飞翼布局的 飞行器,设计了一种可变外翼段的飞翼布局飞行器,该飞行器采用外侧变掠翼的机翼构型和滑轨式可收缩变后掠翼结合,通过计算发现该构型在大展弦比状态升阻比可以达到16,而在临界马赫数情况下变为后掠翼状态可以有效降低激波阻力,减小机翼上表面激波区域,实现低速和高速的性能均较优。 关键词:飞翼;变掠翼; 双滑轨;激波阻力;大升阻比 （a ）大展弦比状态（b ）后掠外翼状态 图1可变外翼段飞翼飞行器外 形 图2可变外翼滑轨示意图
大飞机班 大型客机气动设计 结课论文 2013/12/27
1，大型客机概述 1.1大型客机概念 大型客机项目是一个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现，对增强中国的综合国力、科技实力和国际竞争力，使中国早日实现现代化具有极为重要的意义。大飞机一般是指起飞总重超过100吨的运输类飞机，包括军用大型运输机和民用大型运输机，也包括一次航程达到3000公里的军用或乘坐达到100座以上的民用客机。从地域上讲，我国把150座以上的客机称为大客机，而国际航运体系习惯上把300座位以上的客机称作“大型客机”，这主要由各国的航空工业技术水平决定的。具体载客量要看机型和舱内布局。最大的客机A380如果全经济布局的话可以载800多个人。 1.2大型客机研制 较军机而言，民机有许多不同之处。主要来讲，民机研制流程可以从时间角度划分为前期论证、型号研发、产品支援及客户服务三大阶段：1）前期论证阶段：这一阶段的主要工作任务是形成产品设想和立项，一个标志性里程碑是：长周期及通用技术准备工作正式启动。 2）型号研发之可行性论证阶段：这一阶段的主要工作任务是定义满足市场需求的产品方位和层次。初步设计和详细设计阶段：这一阶段的主要工作任务是定义满足市场需求的具体产品。产品研制阶段：这一阶段的主要工作任务是形成满足市场需求的合法的产品和服务。 3）产品支援及客户服务阶段。 1.3国产大飞机研制意义 中国虽然在民用飞机制造方面拥有一定经验，但与发达国家相比还存在较大差距，难以满足我国经济社会发展和快速增长的民用航空市场的需求。未来２０年，是中国民用航空工业发展的重要战略机遇期。中国实施大型客机项目具有以下六大重要意义： 1）大型客机项目是一个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现，对增强中国的综合国力、科技实力和国际竞争力，使中国早日实现现代化具有极为重要的意义。 2）航空工业产业链长、辐射面宽、连带效应强，在国民经济发展和科学技术进步中发挥着重要作用。大型客机是现代制造业的一颗明珠，是现代高新科技
国产歼10双座型战斗教练机
静安定度的后尾式、无尾式和鸭式飞纵向配平方式的示意图文／傅前哨 歼一10战斗机采用了鸭式气动布局，这在我国研制成功的战斗机中还是首次。在世界战斗机的大家庭中，有一些比较先进的战斗机也采用了类似的布局，如瑞典的Saab一37“雷”、JAS 39，法国的“幻影”ⅢNG、“幻影”4000、“阵风”，以色列的“幼狮”C2、“狮”，俄罗斯的米格1.44以及西欧四国合作研制的 EF2000“台风”等等。随着航空技术的深入发展，新型鸭式战斗机方案不断出现，并跻身先进战斗机的行列。那么，鸭式布局战斗机有些什么特点，其气动特性又如何呢? 高低速性能好 采用后尾式和无尾式气动布局的普通高速飞机，由于种种原因，其低速性能往往不佳。而鸭式布局则可以满足战斗机对高、低速。性能的要求。因为这种布局能很好地兼顾高速飞机所需的细长体外形和飞机实现短距起落所需的高配平升力系数。这是因为：一方面，细长鸭式布局在由亚声速过渡到超声速时，其焦点移动而引起的安定度增量比后尾式要小，这对高速机动飞行是有利的。另一方面，在大迎角进场或飞行时，它又能产生比后尾式和无尾式飞机高得多的配平升力。这说明它亦适合低速飞行。 配平升力高
图一是静安定度的后尾式、无尾式和鸭式飞机纵向配平方式的示意图。飞机在空中做定常水平飞行时，其重力与升力，推力和阻力是相等的，全机力矩也是平衡的。为获得配平力歼一10A用的鸭式布局方案虽然在中国早期歼一9概念中曾有过体现，但其中涉及的诸多技术问题是在歼一lO上获得了最终的完美解决刘应华摄矩，无尾式及后尾式飞机需要付出一定的升力代价。在飞行中，机翼的升力Y及全机零升力矩Mzo对飞机重心要产生一个低头力矩。为平衡这个力矩，无尾式飞机要上偏升降襟翼，后尾式飞机要上偏转升降舵，以便产生一个负升力去配平，致使全机升力下降。当然，小迎角飞行时平尾的负荷不大，它付出的升力代价也很小。但是当飞机以大迎角飞行，并采取增升措施时(例如放襟翼)形势就恶化了。因为增升时会带来很大的附加低头力矩。为配平这些附加力矩，平尾后缘必须上偏很大的角度，这将使增升效果显著降抵。倘若机翼采用高度增升的方法。有时连配平都很困难了，只好在平尾上采取高度增加负升力的措施。国外不乏这方面的例子。美国的F一4飞机由于在后缘襟翼上采取了附面层控制技术，使低头力矩增加很多，结果尾翼在配平时已接近失速，只好对平尾进行修改，使前缘上翘，将翼型变为反弯度的。而日本的PS一1水上飞机则是在尾翼下表面吹气以增加负升力。后尾式布局尚且如此，无尾式飞机配平高升力就更困难了。 相比之下，鸭式布局比后尾式及无尾式布局优越之处在于：其抬头俯仰力矩可由飞机重心前的正升力面(鸭翼)提供。这真是一举两得：既提供了配平力矩，又增加了升力。那么为什么以前人们很少采用鸭式布局呢?这是因为常规的鸭式飞机有三大缺点：(1)前翼对主翼存在着强烈的下洗，使主翼升力降低。尽管前翼的升力是正的，弥补了部分升力损失，但配平时的总升力不见得比后尾式高很
飞机的气动布局形式有哪些？请简述各布局形式的特点。 答案(1) 现代作战飞机的气动布局有很多种，主要有常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局和飞翼布局等。 自从莱特兄弟发明第一架飞机以来，飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局一直沿用到现在，也是现代飞机最经常采用的气动布局，因此称之为“常规布局”。 鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。早在二战前，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子，“鸭式布局”由此得名。 无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。对于无平尾布局，其基本优点为超音速阻力小和飞机重量较轻，但其起降性能及其它一些性能不佳，总之以常规观点而言，无尾布局不能算是一种理想的选择。然而，随着隐身成为现代军用飞机的主要要求之一以及新一代战斗机对超音速巡航能力的要求，使得无尾——特别是无垂尾形式的战斗机方案越来越受到更多的重视。 在常规布局的飞机主翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为“三翼面布局”。三翼面布局形式可以说最早出现在六十年代初，米高扬设计局由米格-21改型而得的Е-6Т3和Е-8试验机。三翼面的采用使得飞机机动性得到提高，而且宜于实现直接力控制达到对飞行轨迹的精确控制，同时使飞机在载荷分配上也更趋合理。俄罗斯的苏－34、苏－37和苏-47都采用这种布局。 早在二战期间，美国和德国就开始研究这种布局的飞机。现代采用飞翼布局的最新式飞机，就是大名鼎鼎的美国B－2隐型轰炸机。由于飞翼布局没有水平尾翼，连垂直尾翼都没有，只是像一片飘在天空中的树叶，所以其雷达反射波很弱，据说B－2在雷达上的反射面积只有同类大小飞机的百分之一。 变后掠布局较好的兼顾了飞机分别在高速和低速状态下对气动外形的要求，在六七十年代曾得到广泛应用，但由于变后掠结构所带来的结构复杂性、结构重量的激增，再加上其它一些更为简单有效的协调飞机高低速之间矛盾的措施的使用，在新发展的飞机中实际上已经很少有采用这种布局形式的例子了
飞机气动设计分析 ——由图-22M和B-1B浅析现代超音速轰炸机设计 SYXXXXXXXXX 一、超音速轰炸机简介 众所周知，轰炸机是用于从空中对地面或水上目标进行轰炸的飞机，具有载弹量大，飞行距离远的特点。飞机开始投入战争后不久，便出现了专门用于对地面实施轰炸的轰炸机。一二次世界大战期间，轰炸机得到迅速发展和广泛使用，以美国B-17、B-29为代表的全金属四发重型轰炸机的出现是轰炸机发展到新水平的标志，这时的轰炸机载弹量可达8至9吨，航程在5000公里上下。战后，航空进入喷气时代，轰炸机也不例外，在现代喷气式轰炸机问世以来的50多年里，轰炸机的发展已经经历了三个明显的阶段（如图1所示）： 图1 喷气式轰炸机发展的三个阶段 第一阶段是上世纪60、70年代出现的亚音速喷气式轰炸机，以苏联图-16（我国轰六的原型）、英国的三V轰炸机(“胜利”、“火神”、“勇士”)、美国B-47和B-52等为代表。这一时期，飞机设计上的主要特点是以喷气动力取代螺旋桨动力，首先解决的是有无问题，在飞机的外形和结构设计上与之前的螺旋桨动力轰炸机并无较大区别。这类轰炸机由于飞行速度较慢，雷达散射截面积较大，在完整的现代防空体系面前不堪一击，突防能力较弱，但到目前为止仍有很大一部分的亚音速轰炸机在各国空军服役。 第二阶段是上世纪70、80年代出现的超音速轰炸机。超音速轰炸机往往采用了变后掠翼设计，解决了超音速轰炸机研制初期如B-58轰炸机遇到的速度与航程间的矛盾，这一阶段的代表是美国B-1B和苏联图-160、图-22M等。超音速战略轰炸机的出现使得战略轰炸机的突防能力大大增强，打击能力也相应提高。 第三阶段是上世纪末出现的隐身轰炸机，使轰炸机的战场生存能力和威慑力得到更大的提高。目前，隐身战略轰炸机只有美国的B-2一种。