一种超音速飞机三角机翼结构方案研究

三角翼的原理一、引言三角翼是一种常见的飞行器翼型，广泛应用于飞机、导弹等领域。

它的独特形状和结构赋予了飞行器出色的飞行性能和稳定性。

本文将介绍三角翼的原理及其在飞行器设计中的应用。

二、三角翼的原理1. 翼型设计三角翼的翼型通常采用对称或者非对称的空气动力学翼型。

翼型的选择取决于飞行器的用途和设计要求。

对称翼型适用于需要在升力和阻力之间保持平衡的飞行器，而非对称翼型则适用于需要更高升力和较小阻力的飞行器。

2. 升力产生三角翼通过空气动力学的原理产生升力。

当飞行器在飞行时，翼面上的气流会受到翼型的作用，形成上、下表面的气压差。

根据伯努利定律，气流在上表面的速度较快，气压较低，而在下表面的速度较慢，气压较高。

这种气压差会使翼面产生向上的压力，即升力。

3. 稳定性三角翼的独特形状赋予了飞行器良好的稳定性。

由于三角翼的前缘较窄，而后缘较宽，飞行器在飞行时会产生一个向上的力矩，稳定飞行器的姿态。

此外，三角翼的形状还能减小气动力矩的波动，提高飞行器的稳定性。

三、三角翼在飞行器设计中的应用1. 飞机三角翼是常见的飞机翼型，它可以提供较大的升力和较小的阻力，使飞机能够在空中稳定飞行。

同时，三角翼还能够提供较好的机动性能，使飞机能够进行各种动作，如翻滚、盘旋等。

2. 导弹三角翼也广泛应用于导弹设计中。

导弹需要具备较高的速度和机动性，而三角翼能够提供较小的阻力和较好的稳定性，使导弹能够迅速飞行并实现精确的打击目标。

3. 火箭三角翼在火箭设计中也有重要的应用。

火箭的升力产生方式与飞机和导弹略有不同，但三角翼仍然能够提供稳定性和机动性，使火箭能够在飞行过程中保持平衡并完成各项任务。

四、结论三角翼作为一种常见的飞行器翼型，具备独特的形状和结构，能够提供较大的升力和较好的稳定性。

它在飞机、导弹和火箭等领域的设计中得到广泛应用。

通过深入研究和理解三角翼的原理，可以进一步优化飞行器的设计，提高其性能和稳定性。

专利名称：一种兼顾增升结构的超音速飞机机翼翼型专利类型：实用新型专利
发明人：陶晓洋,王木国,刘江
申请号：CN201220466500.0
申请日：20120913
公开号：CN203306221U
公开日：
20131127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型的目的在于提供一种兼顾增升结构的超音速飞机机翼，其特征在于，所述机翼其翼型厚度分布区别于超音速飞机机翼：保持超音速飞机机翼前段40%的厚度弦向分布不变，对机翼后段60%进行加厚。

该机翼在满足超音速飞机隐身设计要求的前提下，同时满足机翼后缘高效增升装置结构的高度需求，且所引起的跨超音速阻力代价较小。

申请人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
地址：110000 辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街40号
国籍：CN
代理机构：沈阳晨创科技专利代理有限责任公司
代理人：张晨
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超音速飞行器结构设计及优化研究随着现代飞行技术的不断发展，超音速飞行器已经成为了军事、航空及航天领域不可或缺的重要装备。

超音速飞行器能够以超过音速的速度飞行，具有高速、高气动性能、高攻击能力等特点，被广泛应用于战斗、侦察、破坏等多个领域。

超音速飞行器的结构设计及优化也成为了工程师们必须面对的重要问题。

超音速飞行器结构设计的核心在于提高机体的气动性能，以达到高速飞行的目的。

超音速飞行时，机体受到的空气压力和空气流动速度都远高于亚音速飞行时，飞行器的气动特性会相应地发生变化。

因此，机体的结构设计必须要考虑到超音速空气流动的特殊性。

首先，超音速飞行器的进气道设计对于整个飞行器的气动性能至关重要。

进气道的结构设计必须能够有效地引导空气进入发动机燃烧室，并保持空气流动的稳定性。

进气道的气动性能与进气道的长度、横截面积等因素有关。

对于超音速飞行器来说，进气道通常采用可调节式的设计，可以根据飞行器的速度和高度进行调节，以保持进气道内气流的稳定。

其次，超音速飞行器机翼与机身结构也是需要考虑的重要因素。

在超音速飞行时，机翼的气动特性会发生较大的变化，翼面压力分布变得更加不均匀。

这就要求设计师采用具有高效气动性能并能减小机翼横向负荷的方案。

同时，超音速飞行器的机身结构也需要考虑到气动性能和结构强度。

机身结构必须具备较高的结构强度，以承受高强度的气动载荷，同时机身前缘的收缩形状也对于减小气动阻力有着重要的作用。

为了提高机身气动性能，设计师通常采用航空工业中的“平面几何体”设计原理，即尽量使机身表面光滑，减小表面菱角，从而最小化气动阻力。

此外，对于飞行器的外观设计也是需要重视的。

飞行器的形状和色彩设计不仅仅是为了美观和视觉效果，同时也对于气动性能和隐身性能有着直接的影响。

飞行器的形状需要符合超音速飞行的特点，并最大程度地减小雷达反射面积，以适应现代作战环境的隐身要求。

最后，针对超音速飞行器的结构设计优化问题，可以采用数值模拟方法进行优化分析。

飞机的升力主要来源于机翼。

机翼的形状深刻地影响着飞机的机动性能。

对于追求速度的客机和滑翔机而言，它们的机翼都被设计成平直细长的形状。

而对于追求机动性能的战斗机而言,机翼往往会被设计成面积较大的三角形。

进入喷气时代后，这种三角翼设计被广泛地应用于现代战机。

苏联经典的米格-21战斗机、我国的歼-8战斗机等就都采用了三角翼设计。

另外，法国的幻影2000战斗机、印度的光辉战斗机甚至没有配置水平尾翼，它们仅有一对大大的三角形主机翼。

从理论上讲，三角翼的设计利于高速飞行，也利于战斗机的灵活转向。

我们曾经介绍过飞机在空中飞行时会产生人字形的空气波，后掠翼的设计可以让机翼恰好躲在人字形空气波内。

三角翼的设计也有此种作用，也能使飞机在高速飞行时阻力更小，飞行速度更快。

除此之外，当飞机进行超音速飞行时，升力中心会后移，对于常规平直的机翼来讲遇到这种情况是很危险的，原本设计的飞机重心和升力中心是力中心后移，于是重心在前，升力中心在后，飞机就很容易低头俯冲。

如果飞行员无法将飞机及时拉起的话，飞机就会非常危险。

但是三角翼飞机的重心本来就靠后，升力中心也在后面，所以飞机在超音速飞行时，升力中心后移的影响就很小了。

所以，三角翼的设计是非常适合高速战斗机的。

接下来，就让我们动手折一架三角翼战斗机吧。

50I图例说明：点线为隐藏轮廓线 虚线请按图示方向折点画线需要反向折 双实线为裁剪线首先准备一张A5大小的纸。

按图示，沿 虚线将纸对折。

如图所示，沿虚线往外折。

注意：角度稍微小一点儿。

如图所示，沿虚线折叠。

将左侧的斜边和底边对齐。

折完后，将纸张原来另一侧对称折。

的两个长边朝上放好。

这是剪好后的样子。

然后再打开，平整的一面朝上。

沿虚线折，角度如图所示。

如图所示，折好后再打开。

注意正反面，按上图的 样子放好。

沿头部虚线将飞 机头部向右折。

再沿虚线将飞机的头部向 左折。

折好后再次沿机身虚线对折。

沿尾部的点画线折好后再打开。

向内折入尾翼。

Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第01期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.01.021基于三角翼超音速战斗机的一种机翼模拟气动设计和仿真王一州，彭毅豪，杨志雄，问翔宇，孙希怡（中国民航大学，天津300300）摘要：气动布局是实现飞机飞行的基础，也是飞机总体设计中非常关键的一步。

为了满足三角翼超音速战斗机的超音速飞行要求，针对三角翼超音速战斗机的机翼方面设计了一种气动方案，并进行了参数估算和仿真。

通过机翼布局的设计方案估测了最大升力系数、阻力系数及最大升阻比的大小，最后使用Fluent软件对机翼进行仿真，验证了气动方案和参数的可靠性，为飞机的设计提供了思路。

关键词：气动布局；三角翼；机翼；气动特性中图分类号：V224 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）01-0075-03三角翼质量较小且有较强的抗弯能力，有利于克服颤振等气动弹性带来的危害，被应用于很多战斗机中，如幻影2000，但是其起升力差导致降性能不好。

为了解决这个问题，目前全球很多使用三角翼战斗机的国家给三角翼飞机增加鸭翼，例如台风、阵风及中国的歼10等。

本文基于增加鸭翼的三角翼超音速战斗机，结合超音速战斗机的机动性需求设计了一种气动方案，并对其进行参数估算和仿真。

1 机翼布局1.1 翼型选择现代超声速战斗机注重超声速的气动性能，并且考虑跨声速升力和失速特性。

气动上需要在跨声速条件下具有高的巡航升阻比和高的阻力发散马赫数，以保证战斗机的航程；在超声速条件下具有低超声速波阻，以提高战斗机的超声速巡航能力；在跨超声速设计点，纵向俯仰特性满足战斗机的巡航配平阻力小的需求[1]。

本方案选择一种双圆弧超临界环量控制翼型，环量控制指在翼型后缘表面产生切向射流，增加绕翼型表面的环量，进而提高翼型升力的技术[2]，风洞试验和数值仿真结果已经证明了环量控制在提高升力、改善升阻比等方面的优势[3]，其具有高速巡航和短距起降的双重优势，其控制模型如图1所示[4]。

高超声速气动构型高超声速气动构型，说起来听着有点高大上，但其实它就是一种研究飞机、导弹、航天器等飞行器在超高速飞行时如何保持稳定、不出问题的技术。

哎，别看名字有点儿复杂，实际上它是为了让这些飞行器飞得更快、更稳、甚至更远。

想象一下，飞机速度快得像闪电，眼睛都看不清它的影子——这就是高超声速飞行。

你会想，飞得这么快，那些空气啥的应该早把它打成筛子了吧？可不，科学家就是要搞明白，飞得这么快，怎么让飞机不被空气“压垮”，甚至还能飞得更稳更远！咱们常说“鱼与熊掌不可兼得”，但高超声速的设计就告诉我们，可能两者都能兼得——既要快，又要稳，甚至还要省油。

想想看，如果速度太快，飞行器就会遇到强烈的空气阻力，温度也会飙升，这种情况下，飞行器的表面温度可能直接达到几千度，这就像是你把冰淇淋放在太阳底下，几秒钟就融化了。

但如果设计得巧妙，能在超高速下控制空气流动，让飞行器保持良好的气动性能，那就能实现一个“高速度、高效率、高稳定”的完美飞行。

说到气动构型，我们可以把它想成是飞机的“外形设计”，这可不是随便捏个样子就行的，得像精心打磨的雕塑一样，每一处都得考虑周到。

特别是那些在高超声速下飞行的飞行器，光是外形的流线型设计就决定了它能不能顺利通过空气的阻碍，飞得又快又远。

你看啊，飞机的前端如果设计得过于尖锐，空气就会在前端快速堆积，形成极高的压力，飞机很容易受力不均，飞行起来就像是坐过山车一样，晃得你头晕眼花。

如果前端设计得过于圆滑，空气流动又会出现紊流，飞行器同样会失去稳定性。

怎么才算完美的气动构型呢？最关键的就是“超高速度下的气流控制”这一点。

你可以想象一下，高超声速飞行器就像是一只在空中划过的箭，飞行器的每一部分都要与空气巧妙地配合。

最常见的设计方法之一就是“冲击波控制”，这个东西听起来很抽象，其实它就像是一个隐形的盾牌，能够把空气的阻力尽量降到最低，同时避免温度过高。

为了做到这一点，设计师们会在飞行器的表面设计一些特殊的曲线和凹槽，这样可以把飞行时产生的空气冲击波引导得更顺畅，减少它们对飞行器造成的负担。

超音速三角翼多场耦合分析研究李军鹏;杨志斌;秦强【摘要】为了对超音速三角翼在气动加热作用下的结构和气动耦合特性进行系统分析和研究,分别采用有限元方法和计算流体力学方法,建立结构和气动分析模型,在此基础上,建立热流、气动压力到有限元节点和有限元节点位移、温度到气动节点的插值模型,确立气动、结构模型之间压力场、热场、温度场和位移场的耦合关系,通过多轮迭代计算,获得考虑耦合效应的结构和气动特性.通过某马赫数为3的三角翼的计算和验证,可以得出,此方法能够对超音速飞行器的气动和结构耦合问题进行比较准确的分析,在超音速飞行器设计中具有较大应用价值.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)032【总页数】4页(P139-142)【关键词】超音速;三角翼;多场耦合分析;有限元;热分析【作者】李军鹏;杨志斌;秦强【作者单位】中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室,西安710065;中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室,西安710065;中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室,西安710065【正文语种】中文【中图分类】V21在超音速飞行中，气动加热将会导致比较强的热场，热场强度在结构表面的不均匀分布和结构的传热特性差异，使得结构的应力和应变分布发生变化，也改变了结构的温度分布。

这种变化将对流场中的气体运动产生影响，进而导致飞行器的气动效能发生变化，特别是当马赫数较高时，热场、流场和结构之间将发生较强的耦合作用。

三角翼是一种常见的超音速机翼，对其耦合效应进行准确的系统分析是开展此类飞行器研究和设计的基础。

针对这一问题，张陈安, 张伟伟，等[1,2]采用活塞原理结合有限元方法对超音速机翼的气动弹性问题进行了研究，但活塞理论只能计算出压力分布，无法给出翼面的热流分布，因此无法对气动加热效应导致的结构和流场流动特性变化进行分析。

为了克服这一问题，采用高精度的有限元和计算流体力学方法分别建立结构和气动模型，通过数据插值和转换，对热场、压力场、位移场和温度场之间的相互耦合及其对超音速三角翼的影响进行了研究。

动力三角翼飞机方面的书
【实用版】
目录
1.动力三角翼飞机的概述
2.动力三角翼飞机的结构和原理
3.动力三角翼飞机的发展历程
4.动力三角翼飞机的应用领域
5.动力三角翼飞机的未来发展前景
正文
【概述】
动力三角翼飞机是一种新型的飞行器，其主要特点是翼身结合，结构简单，飞行性能优良。

动力三角翼飞机的翼身结构使其具有良好的稳定性和操控性，使其成为一种备受关注的飞行器。

【结构和原理】
动力三角翼飞机的结构主要包括机身、机翼和动力系统三部分。

机身一般采用三角形结构，以提高飞行稳定性。

机翼则是飞行器的升力部分，一般设计成三角形或矩形。

动力系统则是飞行器的推进部分，一般采用螺旋桨或喷气式发动机。

【发展历程】
动力三角翼飞机的发展历程可以追溯到上世纪 50 年代。

当时，美国军方为了满足在战场上的快速机动需求，开始研发一种可以垂直起降的飞行器。

这就是动力三角翼飞机的前身。

【应用领域】
动力三角翼飞机广泛应用于军事、民用和科研领域。

在军事领域，动
力三角翼飞机可以作为战斗机、攻击机和侦察机使用。

在民用领域，动力三角翼飞机可以作为私人飞机和空中出租车使用。

在科研领域，动力三角翼飞机可以作为试验平台，用于研究飞行器的飞行性能和控制技术。

【未来发展前景】
随着科技的不断进步，动力三角翼飞机的未来发展前景十分广阔。

一方面，随着新型材料和动力系统的研发成功，动力三角翼飞机的性能将得到进一步提升。

三角翼原理三角翼原理是指在飞行器设计中采用三角形状的机翼，将气动特性优化，以提高飞行性能和稳定性。

三角翼原理的应用广泛，既可以用于飞机的机翼设计，也可以用于导弹、无人机等飞行器的设计。

三角翼原理的最大特点是拥有优异的流线型，可以减少阻力，提高飞行速度。

同时，三角翼原理能够有效地控制飞行器的稳定性。

三角翼原理通过改变机翼的几何形状，使得飞行器在飞行过程中能够自动调整姿态，保持良好的稳定性。

三角翼原理的实现需要考虑机翼的几何形状和气动力学特性。

对于三角翼机翼的几何形状来说，其主要特点是翼展相对短，前缘弯度相对大。

这种几何形状能够减少气动阻力，提高飞行速度。

同时，三角翼机翼的扩展角度较小，使得飞行器在大迎角飞行时也能保持稳定。

在气动力学特性方面，三角翼机翼采用的是高升力系数的气动剖面，使得机翼在飞行过程中能够产生更大的升力。

同时，三角翼机翼还具有较高的升力阻力比，即在产生同样大小的升力时，所需的阻力较小，能够减少能耗。

通过优化机翼的气动特性，三角翼原理能够使飞行器具有更好的操纵性能。

在飞行过程中，机翼的改变姿态能够以更快的速度进行调整，从而提高飞行器的操纵灵活性。

此外，三角翼机翼的压心位置较低，使得飞行器在飞行过程中更加稳定，减少了翻滚和俯仰的倾向，提高了飞行器的稳定性。

三角翼原理在实际应用中有着广泛的用途。

在飞机设计中，三角翼原理被广泛应用于战斗机和高速客机的机翼设计中。

通过采用三角翼机翼，战斗机在空战中具有更好的操纵性能和机动性能，而高速客机则能够提高飞行速度和效率。

除了飞机的机翼设计，三角翼原理还可以应用于导弹、无人机等飞行器的设计中。

通过采用三角翼机翼，导弹能够在飞行过程中保持稳定性，提高命中精度。

而无人机的采用三角翼机翼，能够提高其操纵性能和稳定性，实现更加精确和高效的飞行任务。

总之，三角翼原理通过优化机翼的几何形状和气动力学特性，提高飞行器的飞行性能和稳定性。

三角翼原理在飞机、导弹、无人机等飞行器的设计中有着广泛的用途。