[发明专利]一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型

说明书

本发明提供一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型，包括：机头、机头过渡段、机身、机翼、垂尾、T型水平尾翼和发动机短舱；机头为类鸭嘴扁平状形状，且其上轮廓线为下倾的曲线，下轮廓线为上翘的曲线，侧轮廓为尖拱形曲线，尾部轮廓封闭线为类菱形轮廓线；机头过渡段为纵截面外扩的变截面曲面；机身的中心线具有S形弯度，前段中心线上扬，中段中心线下俯，末段中心线上翘；机翼采用小展弦比箭形翼平面形状、“海鸥形”上反和扭转的外形；采用T型尾翼和发动机尾吊式布局。本发明提供一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型，解决了大型超声速民机低声爆低阻气动布局尚有空缺的问题，良好兼顾了大型超声速民机的低声爆和低阻性能。

技术领域

本发明属于超声速民用飞机设计技术领域，具体涉及一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型。

背景技术

随着世界经济的高速发展和各国交流的日趋密切，民用航空运输的需求在未来将大幅增长。更快的旅行速度是人类永恒的追求，世界上主要经济和人口中心距离较远，因此加快旅行速度、提高舒适度是未来民机发展至关重要的要求。目前世界现役民机主流为高亚声速民机，虽然技术已经相对成熟，但飞行速度较慢，在远程航线飞行，尤其是跨洋飞行时间过长，舒适性也随之急剧下降，难以满足未来交流对快速出行的需求。而超声速民机能极大地改善这一问题，在民航运输领域可起到类似于公路系统中“高速公路”、铁路系统中“高铁”的作用。因此，超声速民机已成为世界民机未来发展的主要方向之一。

根据NASA制定的“N+X”代超声速民机发展计划，未来首先将发展小型超声速民机，最终目标是发展出大型超声速民机。然而，声爆强度和经济性问题仍是制约未来超声速民机发展的主要核心关键问题。“N+X”代超声速民机制定的部分技术指标要求如表1所示，其中要求超声速民机巡航状态的声爆感觉噪声级不超过70PLdB，还对耗油率这一经济性指标做了严格限制。

表1“N+X”代环境和性能指标

多年研究表明，降低声爆强度是一项极具挑战性的世界难题：声爆的地面感觉噪声级每降低1分贝，都意味着声能量大幅降低。此外，在降低声爆的同时，要保证优异的巡航气动性能以满足经济性，则更加困难。由于声爆强度与飞机的重量和尺寸密切相关，降低小型飞机的声爆强度相对更容易，因此国外已提出多种针对小型超声速民机和超声速公务机的低声爆低阻布局，如：US8453961、 US6729577等。然而，对于大型超声速民机而言，实现良好低声爆低阻性能面临更苛刻、更复杂的设计难题，设计难度与小型超声速民机不能相提并论。相关研究表明，将性能优异的超声速公务机低声爆低阻布局应用于大型超声速民机，发现性能完全无法达到指标。国际上，各国公司虽然在该领域研究多年，但所提出的大型超声速民机布局的声爆强度水平仅能达到100PLdB，无法满足大型超声速民机布局要求。

因此，瞄准未来大型超声速民机的研制，针对大型超声速民机的低声爆低阻布局，目前仍存在重大的空缺。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种针对大型超声速民机的低声爆低阻气动布局构型，包括：机头(1)、机头过渡段(2)、机身(3)、机翼(4)、垂尾(5)、T型水平尾翼(6) 和发动机短舱(7)；

所述机头(1)的末端通过所述机头过渡段(2)与所述机身(3)的前端光滑过渡连接；所述机身(3)的两侧各对称设置一个所述机翼(4)；所述机身(3) 的末端设置所述垂尾(5)；所述垂尾(5)翼尖的两侧各对称安装一个所述T型水平尾翼(6)；所述发动机短舱(7)采用尾吊式布局，在所述垂尾(5)的两侧各对称设置一个所述发动机短舱(7)，并且，所述发动机短舱(7)的进气口位于所述机翼(4)后部上方；

其中：