北航大飞机班-大型客机气动设计
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大飞机班大型客机气动设计结课论文2013/12/271,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,是现代高新科技的高度集成。
C919大型客机项目:中国民航工业的新里程碑一、引言C919大型客机项目是中国民航工业发展的重要里程碑,标志着中国正式跻身全球大型客机制造市场。
C919项目的成功研制与推出,不仅代表着中国在高端装备制造领域的重大突破,也预示着中国在全球航空产业链中的地位日益提升。
本文将围绕C919大型客机项目的背景、研发过程、技术特点、市场前景等方面展开详细论述。
二、C919大型客机项目背景随着全球经济的快速发展和人口规模的不断扩大,航空运输业迎来了前所未有的发展机遇。
为满足国内外市场对大型客机的旺盛需求,中国民航工业积极寻求突破,C919大型客机项目应运而生。
该项目以自主研发为核心,旨在打破国际航空巨头的垄断地位,推动中国民航工业实现跨越式发展。
三、C919大型客机研发过程C919大型客机的研发过程历经多年,凝聚了无数科研人员的智慧和汗水。
从项目立项到首飞成功,C919项目团队克服了重重困难,攻克了一系列关键技术难题。
在研发过程中,C919项目团队注重自主创新,积极引进国际先进技术,实现了多项技术突破。
同时,C919项目还注重与国际航空产业的合作,为提升中国民航工业的国际化水平奠定了坚实基础。
四、C919大型客机技术特点C919大型客机具有多项技术特点,使其在同类机型中脱颖而出。
首先,C919采用了先进的气动设计,有效提高了飞行效率,降低了油耗。
其次,C919采用了先进的复合材料制造技术,大幅减轻了机身重量,提高了飞行性能。
此外,C919还配备了先进的航电系统和飞行控制系统,为飞行员提供了更加便捷、安全的操作体验。
五、C919大型客机市场前景随着全球航空市场的不断扩大和竞争格局的日益激烈,C919大型客机面临着广阔的市场前景。
首先,中国作为全球最大的航空市场之一,对大型客机的需求十分旺盛。
C919作为中国自主研发的大型客机,将在国内市场占据重要地位。
其次,随着“一带一路”倡议的深入推进,中国民航工业将积极拓展海外市场,C919有望在国际市场上取得一定份额。
一群有故事的飞机设计师作者:庄敏来源:《大飞机》2017年第04期一个空旷的大草坪上,一架涂装精美、布局新颖的无人机腾空而起,操纵灵活、姿态优美,引得路人频频抬头观看,抓拍留念……在发动机的轰鸣声和众人的欢呼声中,飞机平稳地起飞、巡航、机动、降落,由中国商飞上海飞机设计研究院总体气动部气动布局室青年创新团队自行设计研制的大型民用客机 BWB 新概念布局验证无人机1号机成功首飞。
痴迷航空的年轻人以往,说到这种超前的技术预研,人们往往首先想到的会是美国航空航天局、“鬼怪工厂”等响当当的“行业大佬”。
但如今,在上海飞机设计研究院总体气动部却有一群怀揣“创新梦”和“航空梦”的年轻人在大飞机征程中大胆尝试。
创新的种子在这里生根、发芽、茁壮成长。
这支年轻的团队独立选型、设计、制造了2架翼身融合体(BWB)布局的验证机,首架机在2016年年末成功实现首飞。
更令人感到惊喜的是,在进行了多轮计算和权衡论证后,优化得到的布局形式竟然与波音近期进入全尺寸风洞试验阶段的X-48C验证机在很多方面不谋而合。
上海飞机设计研究院总体气动部气动布局室青年创新团队目前有8名成员,基本都是85后,都是一群很纯粹、有梦想、痴迷航空的年轻人。
谭兆光,这位1983年出生的“80后”,在这个团队中已经被戏称为“老人家”。
作为气动布局室最早的一批员工之一,他在过去的8年时间里,不仅见证了科室随着两大型号的发展不断进步,也在“无意”中点燃了一群年轻人的创新梦想。
这支青年创新团队中的大多数成员第一天来公司报到都是由他带入科室的,心细的老谭注意到,这群年轻人有一个共同的爱好——捣鼓飞机。
一次偶然的机会,老谭提议,要不咱们一起组个小团队,自己造一架飞机。
如今,回想起来,老谭笑称:“当时的想法其实很简单,因为气动布局专业的性质决定了我们主要工作是在飞机设计的初期,后期的制造、试验、试飞环节涉及较少。
如果能够自己造一架飞机,那么就可以了解一架飞机从无到有的全过程,这对于年轻的飞机设计师来说是很宝贵的经验。
250座级翼身融合布局客机气动设计与优化刘晓静;吴江浩;张曙光【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2011(029)001【摘要】结合民机客舱结构设计参数和飞机总体设计参数要求进行气动布局设计,获得250座级翼身融合(BWB)布局客机初步气动设计方案.采用数值求解N-S方程的方法获得该布局在巡航和起飞条件下的纵向气动特性.结果表明,在巡航条件下α=2°时最大升阻比Kmax可达15.9.以固定巡航飞行升力系数下最小化飞行阻力作为目标优化了机翼展向几何扭转角分布.结果表明,优化后外侧机翼的负载减轻,减小了激波强度和波阻,从而提高了巡航升阻比Kcruise.Kmax由初始布局的15.9提高到20.7,Kmax由初始布局的15.4提高到19.2,与现役同座级客机接近.优化后起飞特性得到改善,巡航平飞时低头力矩减小,Cm0为更接近零的一小负数,利于操纵.【总页数】7页(P78-84)【作者】刘晓静;吴江浩;张曙光【作者单位】北京航空航天大学,交通科学与工程学院,北京,100191;北京航空航天大学,交通科学与工程学院,北京,100191;北京航空航天大学,交通科学与工程学院,北京,100191【正文语种】中文【中图分类】V211.3【相关文献】1.翼身融合布局大型客机的重心分析 [J], 索欣诗;陈文达;余雄庆2.翼身融合分布式动力飞行器气动性能探究 [J], 尉子健3.翼身融合布局无人机后缘襟翼气动特性数值模拟 [J], 李俊林;和敬杰;张昕喆;李国举;刘志棋4.分布式动力系统参数对翼身融合布局无人机气动特性的影响 [J], 张阳;周洲;王科雷;范中允5.翼身融合客机PRSEUS壁板参数识别研究与优化设计 [J], 王凯剑;张睿;李岩因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
北航飞行器设计与工程培养计划
一、课程简介
北京航空航天大学飞行器设计与工程专业培养的是以实际运用工程技
术为依据,采用理论加实践的方法,从事研发建设、管理和运行飞行器机
动性、结构和系统的高级人才,学生毕业后可从事飞行器设计、制造、性
能及军用、民用飞行器服务保障等工作。
二、专业方向
1.飞行器设计:研究、分析和解决飞行器机动性、结构和系统的设计
问题,包括飞行器总体设计及详细设计,飞行控制系统设计,飞行器系统
分析,飞行器材料及结构分析等。
2.飞行器制造:研究和实验飞行器加工、装配、检验、调试和运行等
技术,确保飞行器制造质量。
3.飞行器性能研究:研究飞行器的气动、动力和结构性能,优化飞行
器设计,并运用新技术和设备改善性能。
4.飞行器服务保障:研究飞行器的技术管理和维护,保证飞行器能够
安全可靠的使用,提高安全操作率。
三、课程设置
北京航空航天大学设计与工程专业培养计划的课程主要有:复变函数
与积分变换,动力学与控制,飞行力学,测控原理,结构工程,动力原理,自动控制,液压系统。
本科课程设计报告题目飞机气动估算及飞行性能计算学生姓名班级日期目录气动特性估算 (2)1.1升力特性估算 (2)1.1.1外露翼升力估算 (2)1.1.2 机身升力的估算 (4)1.1.3 尾翼的升力估算 (6)1.1.4合升力线斜率的计算 (9)1.1.5临界马赫数的计算 (10)1.2 阻力特性的估算 (12)1.2.1全机摩擦阻力的估算 (12)1.2.2亚音速压差阻力的估算 (18)1.2.3亚声速升致阻力特性估算 (20)1.2.4超音速零升波阻估算 (21)1.2.5超声速升致阻力 (26)飞机基本飞行性能计算 (37)2.1 平飞需用推力的计算 (37)2.1.1不同高度下的推力曲线图(15) (40)2.1.2不同高度的马赫数分布 (43)2.1.3飞行包线图(16) (43)2.2 定常上升性能 (43)2.2.1不同高度下的V y-Ma(最大上升率)图(17) (46)2.2.2绘制图求解不同飞行高度下的最大爬升角 (46)2.2.3升限的确定(读上图可得) (47)2.3爬升时间计算 (48)2.3.1 亚音速等表速爬升 (48)2.3.2超音速等马赫数爬升 (49)2.3.3平飞加速段的求解方法 (49)气动特性估算1.1升力特性估算飞机上的升力可表示为: 其中: 升力系数 有: S 机翼参考面积 q 动压1.1.1外露翼升力估算322,1/2(tan ,11,,)L wly C f Ma or Ma c αλχλλλξ=-- (1)其中机翼的展弦比 λ=2.79m 翼展 l=11.7m机翼的根梢比 η=5.48,即01/ 5.48b b =机翼面积 S=49.24机翼的表面为一梯形,由梯形面积计算公式有:S= 可求得:机身最大当量直径d=2.13m,外露机翼面积 =35.21,由几何关系有:00()/2wl wly b b d S S +⋅=-解之得=6.05所以,外露翼参数为:===4.65 展弦比公式322,1/2(tan ,11,,)L wly C f Ma or Ma c αλχλλλξ=-- 的函数关系可由下面图1确定:图1:机翼升力线斜率计算图其中:外露翼根梢比 ===4.65 机翼相对厚度 c=5.1% 尖梢比 ξ==0.214由机翼的几何参数可知其前缘后掠角,弦线的后掠角可由下式得出:则 31/2tan 2.033,0.964,0.214c λχλξ===由 1/2t a n2.033λχ= 读第三幅图。
北航飞行器结构优化设计概述结构的优化设计包括材料选取、几何形状和布局设计、阻力和气动特性等多个方面。
在这方面,有许多技术和工具可以用于支持飞行器结构的优化设计。
其中包括有限元分析、拓扑优化、多学科优化等。
材料选取材料的选取对飞行器结构的优化设计至关重要。
正确选择合适的材料可以有效地减轻飞行器的重量,并提高其强度和刚度。
常见的优化设计材料包括高强度钢、铝合金、复合材料等。
对于不同类型的飞行器,比如固定翼飞机、直升机、无人机等,材料的选取需要根据其特点和性能要求进行合理选择。
几何形状和布局设计几何形状和布局设计可以通过优化来减少飞行器的阻力并提高其性能。
优化设计可以通过调整机翼、机身、尾翼等部件的形状和尺寸,改善飞行器的气动性能。
此外,通过减少细微的结构细节,可以减少飞行器的表面积,从而减少阻力。
阻力和气动特性飞行器的阻力和气动特性对其性能和效率有着重要的影响。
通过优化设计,可以减小飞行器的阻力,并提高其升力性能。
常见的优化设计方法包括设计低阻力翼型、翼型尖端修整、减小表面涡流等。
有限元分析有限元分析是一种常用的工程分析方法,可以在结构设计中用于评估材料和几何形状的负载响应。
通过有限元分析,可以预测和优化飞行器的应力和变形。
这对于飞行器的结构优化设计非常重要,能够避免结构的过度设计和储备,并确保飞行器的强度和可靠性。
拓扑优化拓扑优化是一种常用的结构优化方法,通过调整结构的拓扑发现最佳物理结构布局。
它能够优化材料的分布,减小结构的自重,并保持结构的强度和刚度。
拓扑优化通常与有限元分析相结合,以提供最优的结构设计方案。
多学科优化飞行器的结构设计往往涉及到多个学科领域,比如结构力学、气动学、材料力学等。
通过多学科优化方法,可以考虑并优化这些学科的相互作用,提供更全面和综合的结构优化设计方案。
这将提高飞行器的整体性能和效率。
结论北航飞行器结构的优化设计是一个复杂的任务,需要综合考虑材料、几何形状、布局、阻力和气动特性等多个因素。
北航飞行器设计与工程教学大纲摘要:一、引言二、课程概述1.课程目标2.课程内容三、课程设置1.理论课程2.实践课程四、课程教学方法五、课程考核方式六、课程教材与参考书正文:一、引言北京航空航天大学飞行器设计与工程专业是全国高校中最具影响力的重要专业之一。
本教学大纲旨在对该专业的课程设置、教学方法、考核方式等进行详细阐述,以便学生更好地了解课程要求,提高学习效果。
二、课程概述1.课程目标飞行器设计与工程专业旨在培养具备飞行器设计、制造、运行维护等方面知识和能力的高级工程技术人才。
学生通过本专业的学习,将掌握飞行器设计的基本原理、工程应用等专业知识,具备飞行器总体设计、气动外形设计、性能计算与分析、系统设计、结构设计、结构受力分析等能力。
2.课程内容课程内容涵盖数学、力学、飞行器设计、航空电子、航空材料、航空发动机等方面的知识。
具体包括:高等数学、线性代数、概率论与数理统计、理论力学、材料力学、流体力学、飞行器设计原理、飞行器结构设计、飞行器动力学与控制、航空电子技术、航空材料学、航空发动机原理等。
三、课程设置1.理论课程理论课程包括上述课程内容,共计约60门课程。
这些课程为学生提供了扎实的航空航天专业知识和专业能力。
2.实践课程实践课程包括实验、实习、课程设计、毕业设计等环节。
实验课程有工程材料实验、流体力学实验、飞行器设计实验等;实习课程包括认识实习、生产实习等;课程设计包括飞行器总体设计、气动外形设计、性能计算与分析等;毕业设计为飞行器设计的一个综合性实践环节。
四、课程教学方法采用讲授、讨论、实验、实习、课程设计等多种教学方法,注重培养学生的理论分析能力、实践操作能力和创新能力。
五、课程考核方式课程考核方式包括期中考试、期末考试、实验报告、课程设计、实习报告等。
具体比例根据课程性质和特点确定。
大飞机班大型客机气动设计结课论文2013/12/271,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,是现代高新科技的高度集成。
3)发展大型客机,能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破;能够拉动众多高技术产业发展;还将带动流体力学、固体力学等诸多基础学科的重大进展,将会全面地、大幅度地提高中国科学技术水平。
4)发展大型客机,将更好地满足我国经济发展和人民出行需要,也必将成为一个潜力无限的新的经济增长点。
5)研制具有市场竞争力的大型客机,不仅可以为航空工业的发展提供突破口和新的增长点,还有利于提高中国航空工业的制造能力和管理水平,最终形成强大的航空工业。
6)中国拥有13亿人口,改革开放以来综合国力和国际地位日益提高,应该拥有自己的大飞机,这样才与我国社会主义大国的地位相称。
,2,大型客机气动布局简介2.1 飞机气动布局飞机的气动布局是指飞机不同气动承力面的安排形式。
机翼是飞机的主要气动承力面,由平尾和立尾组成的尾翼是飞机的辅助气动承力面。
简单地说,飞机机翼和尾翼的不同安排就构成了飞机的气动布局。
传统飞机的气动布局有以下几种形式。
(1)正常式布局:水平尾翼位于机翼之后的布局形式,是现代飞机采用最多的布局,积累的知识和设计经验最为丰富。
飞机正常飞行时,正常式布局的水平尾翼一般提供向下的负升力,保证飞机各部分的合力矩平衡,保持飞机的静稳定性。
现代大型客机全部采用这种布局形式,如1957年首飞的波音707客机和1991年首飞的空客公司 A340客机气动外形比较,它们几乎没多大区别,最新型的波音787和空客 A350也采用类似布局。
(2)鸭式布局:水平尾翼位于机翼之前的布局形式。
鸭式布局是飞机最早采用的布局形式,莱特兄弟设计的飞机就是鸭式布局,由于鸭翼提供的不稳定俯仰力矩造成鸭式飞机发展缓慢。
随着主动控制技术的发展,鸭式布局技术日趋成熟,这种布局升力效率高,难点是鸭翼位置的选择和大迎角时俯仰力矩上仰的问题。
(3)无尾式布局:只有机翼、无平尾、有立(垂)尾的布局形式,一般采用大后掠的三角机翼,用机翼后缘的襟副翼作为纵向配平的操作面。
配平时,襟副翼的升力方向向下,引起升力损失,同时力臂较短,效率不高。
为解决操纵困难和配平阻力大的问题,无尾式布局的飞机通常采用机翼扭转设计。
这种布局的优点是结构重量较轻、气动阻力较小。
近年来,在上述3种典型布局的基础上,又发展了飞翼和三翼面布局形式。
(4)飞翼和三翼面布局:飞翼飞机只有机翼、没有平尾和立尾,一般采用翼身一体化设计,也没有明显的机身,通常在飞翼后缘装襟副翼、升降舵、阻力方向舵等多个舵面来控制飞机的飞行,具有气动效率高、升阻比大等优点。
三翼面布局飞机机翼前面有前翼,后面有平尾,综合了正常式布局和鸭式布局的特点,操纵和配平特性好,允许有更大的重心移动范围,不足之处是飞机的总重有所增加。
2.2 大型客机气动布局客机的气动布局设计实质上是飞机空气动力的总体设计,其科学依据主要是空气动力学,这自然是飞机设计的核心内容,对于实现客机的设计目标起着关键作用,但只通过气动布局设计是远不能解决所有问题的,需要有先进推进、材料、工艺等技术的支撑。
发动机是未来客机的关键,发动机效率的提高直接带来油耗、废气排放、噪声方面的收益;轻质高效新材料的使用可减轻飞机结构重量,降低客机巡航飞行时的需用推力;新的结构设计和制造工艺可减少飞机结构零件和连接、紧固件数量,除降低结构重量外,还可极大改善飞机的可维护性。
1 正常式布局现役大型客机以及几乎全部支线客机都采用正常式布局,自然想到在现有先进客机上改进设计能否满足未来25 年左右的设计要求。
按照NASA 的设计目标,波音公司领导的团队以波音737 为原准机进行改进设计,正常布局的原准飞机使用超临界翼型,巡航升阻比18.2。
在原准设计上综合使用自然和主动层流控制、机身使用脊状表面减阻、尾翼放宽静稳定性和增加最大升力系数、使用多功能结构/ 减少紧固件/ 减少襟翼整流罩等技术降低杂项阻力,巡航升阻比增加到20.9,但巡航马赫数M a 降低了6% ,为0.74,在此基础上综合使用先进复合材料结构、高涵道比低排放涡扇发动机、轻质涂层和舱内设施轻质化等技术得到飞机精细设计方案,使飞机油耗降低44%、噪声降16dB、氮氧化物排放减少 58%,降低油耗的实质是减小飞机阻力,波音团队采用大展弦比机翼来提高正常式布局飞机的气动效率,得到了支撑式上单翼方案。
该设计方案继续使用层流控制、机身和机翼湍流部分的脊状表面、先进超临界翼型、低干涉发动机吊舱和低阻支撑等技术,使Ma 0.74下巡航升阻比达到25.97,配装使用先进发动机技术的非常高涵道比涡扇发动机,可降低油耗46%、噪声22dB、废气排放72%。
但由于翼展过长,考虑机场适应性和减重使用了斜支撑和机翼折叠,带来折叠机构的复杂性和整个机翼结构重量的不确定性。
诺斯罗普· 格鲁门公司领导的团队以波音737-500 为参照,开展了一系列研究工作。
在气动布局形式选择方面,该团队经过若干布局上的创新设计,最后的首选方案回到了正常式布局。
该方案主要使用层流控制、起落架整流罩(也有降噪功能)等气动设计技术。
与波音737-500相比,机翼后掠角加大1°、展弦比增加61%、翼载荷减少29%,巡航升阻比接近20,但巡航高度增加到13700m。
由于罗· 罗公司是团队成员,该方案重点使用了三转子超高涵道比(18)涡扇发动机以及后掠风扇叶片、压气机流动控制、形状记忆合金喷口等相关先进技术。
此外,该方案使用了大型一体化编织和缝合复合材料结构、超高性能纤维、主动气弹控制、进气道隔声衬套、碳纳米管电缆等先进技术,达到了降低噪声69.6dB、油耗63.5%、废气排放90.6% 的性能指标,同时可使用1500m 的备用机场跑道,基本上达到了NASA 的设计目标,不过该方案中高性能发动机是重点,飞机出厂价格可能相当昂贵。
麻省理工学院领导的团队以波音737-800 为基准,开展了正常式布局的创新设计,气动布局主要特征为“双气泡”形宽体机身、带自然层流控制的大展弦比小后掠下单翼、双立尾顶端的高平尾、具有附面层吸出功能带隔声衬套的后置涡扇发动机,采用主动载荷减缓和起落架整流等气动技术。
此外,该方案使用3 台涵道比20 的发动机、先进结构材料和结构减重设计、健康和飞行监视等技术,降低油耗70%、氮氧化物排放87%、噪声60dB,可在1500m 跑道起降,几乎达到了NASA 的设计目标。
该方案创新性强,较传统正常式布局有独到之处,但其高涵道比要求发动机有更小尺寸和更高效率的核心机,可行性受到质疑。
2 翼身融合布局高升阻比是翼身融合布局的最大优势,这是一种广义的飞翼布局形式。
随着NASA 和波音公司X-48翼身融合试验无人机项目研究工作的开展,翼身融合布局受到了全球广泛关注。
按照NASA 的N+3 代客机设计目标,波音公司团队也进行翼身融合布局方案设计。
该方案主要采用机翼和垂尾的层流控制、机身和机翼湍流部分的脊状表面、降低杂项阻力和低干涉吊舱等气动设计技术,M a0.74 巡航马赫数下的升阻比达到26.6,高于正常式布局方案,加之非常高涵道比涡扇发动机、先进结构材料和工艺、噪声屏蔽设计等技术的应用,波音翼身融合布局方案降低油耗43.3%、排放72%、噪声37dB。
但该布局存在客舱容量小、应急逃生通道安排困难、满足机场适用性采取的机翼折叠等问题。
麻省理工学院团队按照NASA设计目标,以350 座级的波音777-200 加长型为参照,完成了翼身融合布局方案设计。
该方案采用无立尾带翼梢小翼的翼身融合布局形式,气动上采用前缘带弯度的升力体机身、无前缘缝翼和襟翼的机翼、发动机嵌入机身上表面后部以吸入机体部分40% 弦长的附面层并屏蔽发动机噪声、带整流罩的起落架等布局和技术方案,0.83 马赫数下的巡航升阻比达到24.2。
加之平齐安装涵道比20 的高性能涡扇发动机,隔声衬套、可变喷口面积、推力矢量以及先进结构材料和设计技术的应用,使该方案降低油耗54%、氮氧化物排放81%、噪声46dB。
该方案的问题仍然是小尺寸高效率发动机核心机。
3,我国客机气动布局设计发展中国商用飞机有限责任公司的C919 客机已完成气动布局设计,采用正常式布局,在翼型、翼梢、发动机短舱、前机身等方面使用了先进的空气动力和声学设计技术,气动性能指标比现役同级别飞机有所提高。
由以上讨论可以看出,要以现有成熟技术与未来可预知技术使大型客机同时满足未来25 年左右的设计目标是非常困难的,必须以发展、前瞻的眼光来看待未来客机的创新问题,为提高我国未来大型客机的设计水平及其市场竞争力,在飞机气动布局设计方面应注意以下工作:(1)加强对正常布局客机的挖潜研究、重点进行后掠机翼的层流控制、先进翼型、稳定环量控制等方面的深入研究,同时开展分布式喷口和襟翼、可收放狭板旋涡发生器、起落架整流、逆流喷口、高效进气道、隔声衬套等新技术的研究工作。