[发明专利]一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局

说明书

本发明公开了一种采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，属于飞行器气动布局设计领域。所述的飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身、较大展弦比的前翼和后翼、“V”型尾翼，其中，前翼为上单翼，并有上反角，对称安装在机身前半段；后翼为下单翼，并有下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；涡扇发动机安装在机身尾部上方。本发明在保证相同机翼面积的前提下，可使用较小展长，提高了结构效率，降低了对机场起降条件的要求，增强战场环境使用能力；前翼采用较大弦长，后翼采用较小弦长，充分利用后翼对前翼的有利干扰，减少前翼对后翼的不利干扰。

技术领域

本发明属于飞行器气动布局设计领域，具体涉及一种前后机翼采用上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局。

背景技术

高空长航时飞行器能够完成远程侦察、目标监视、通信中继、电子干扰、高空预警等军事任务，是构建高空战略战术平台的基础，具有重要的战略战术意义。但是高空长航时飞行器对飞行性能、气动品质等方面要求较高，特别是要求在足够升力的前提下，具有较大的升阻比。

对于亚声速常规布局的固定翼飞行器而言，在设计时为了获得更高的升阻比，由于机翼是其主要的升力部件，因而通常会采用增加机翼展弦比的办法。大展弦比机翼的优点在于：当飞行器飞行速度较低时，对于具有相同升力面面积的机翼，采用更大的展弦比有利于减小机翼的诱导阻力，从而获得更高的升阻比。

然而，由于高空长航时飞行器通常采用超大展弦比、大展长机翼，机翼的展长比机翼的厚度和弦长要大得多，因而可能会存在结构刚度不足的问题。在飞行过程中，机翼会在气动力的作用下发生弹性变形，这种弹性变形反过来又使气动力随之改变，由于机翼刚度的不足，易形成结构变形与气动力交互作用的气动弹性现象。气动弹性现象对飞行器的安全和性能有着相当重要的影响，会降低操纵效率、机翼升力系数斜率，甚至可能在飞行包络之内产生爆发性的颤振、发散，甚至致使结构突然毁坏造成飞行事故。为解决这一问题，若直接采用加强机翼刚度的方式，则会使机翼的结构重量大大增加，降低整个飞行器的有效载荷和结构效率。

为满足高空长航时飞行器具有足够升力的要求，出现了一种串列翼气动布局该布局包含前后两个机翼，后翼会对前翼产生有利干扰，然而前翼会对后翼产生不利干扰。此外，整体攻角改变时，翼间气动干扰强度有所改变，使得各翼升力增量不会成比例变化，导致全机气动焦点移动范围较大，影响飞行性能。为了将串列翼布局应用于高空长航时飞行器气动布局，还需对其构型参数对气动特性的影响进行深入研究，以得到一种可选的气动布局方案。

发明内容

本发明从气动设计角度出发，对串列翼布局前后机翼之间的气动干扰进行深入研究，提出了一种采用前后机翼上下反角差的高空长航时串列翼飞行器气动布局，提供了一种结构性能和气动性能俱佳的高空长航时飞行器设计技术方案。

研究表明，前后翼上下反角差能有效改善前翼翼尖涡对后翼气动性能的不利诱导效应，有利于提升双翼面布局整体的气动性能；后翼对前翼存在有利干扰，而前翼对后翼存在诱导下洗效应；后翼采用较小弦长能够减弱前翼对后翼不利的下洗诱导效应。

因此，本发明飞行器气动布局前翼为较大弦长上单翼并有一定上反角，后翼为较小弦长下单翼并有一定下反角。机身尾部布置有发动机和“V”型尾翼。

本发明提供的所述的飞行器气动布局中，飞行器采用圆柱形截面机身、较大展弦比的前翼和后翼、“V”型尾翼，其中，前翼为上单翼，并有上反角，对称安装在机身前半段；后翼为下单翼，并有下反角，对称安装在机身后半段；“V”型尾翼为两个，对称安装在机身后半段，上反角为45°；涡扇发动机安装在机身尾部上方。

本发明飞行器气动布局的优点在于：

(1)在保证相同机翼面积的前提下，可使用较小展长，提高了结构效率，降低了对机场起降条件的要求，增强战场环境使用能力。