[发明专利]一种基于多段式可伸缩机翼的飞行器气动设计方法

权利要求书

1.一种基于多段式可伸缩机翼的飞行器气动设计方法，所述飞行器包括机体、空气舵和变形翼，所述机体包括前部的细长体和后部的机腹，所述细长体内设有载荷I，所述机腹内设有载荷II，所述空气舵设置在机体的尾部，所述变形翼安装在机体上，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

步骤一、变形翼的基本外形设计：

所述变形翼为多段式可伸缩机翼，且多段式可伸缩机翼可全部收入机体内；

步骤二、机体上表面设计：

确保机体的细长体能装下载荷I，且机体表面的高度不能超过发射平台的半径；

步骤三、机体下表面设计：

确保细长体能满足布置的机翼最大厚度，机腹能装下载荷II的前提下，采用二元多斜板压缩构型或乘波构型增升构型；

步骤四、空气舵设计：

采用可用来调整飞行器的力矩及升力和飞行方向的可转空气舵。

2.根据权利要求1所述的基于多段式可伸缩机翼的飞行器气动设计方法，其特征在于，所述步骤一中，所述变形翼包括n段机翼，且第n段机翼可收进第n-1段机翼里；所述变形翼的基本外形设计，具体包括如下步骤：

步骤(1)确定变形翼的轮廓外形，所述变形翼的各段机翼的外轮廓线与机体外轮廓线形状一致；

步骤(2)确定变形翼的旋转中心，将旋转中心设置在飞行器的最前缘；

步骤(3)确定变形翼的最大厚度及变形翼的段数：

根据最大应力理论可计算出变形翼承载对应气动载荷的最小厚度h，基于飞行器的外形限制，可得到允许布置机翼的最大厚度H，通过计算H/h确定机翼段数n；

步骤(4)确定变形翼每段机翼转角的范围：

根据机体法向投影面积最大值设计变形翼的全部展开时的最大转角，并根据各段机翼的轮廓形状的确定各段机翼的转角Θ。

3.根据权利要求2所述的基于多段式可伸缩机翼的飞行器气动设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中变形翼的轮廓外形的设计方法如下：

步骤(A)确定机体外部包络面：

根据给定的发射平台外部尺寸，确定变形翼全收状态时的机体外部包络面尺寸；飞行器发射平台为圆柱型，发射平台的外部半径为R，发射平台的长度为L，则机体外部包络面的宽度为2R，长度为L；

步骤(B)确定机体法向投影面积范围：

根据给定的飞行器升阻比变化范围[(L/D)_min,(L/D)_max]，以及全程任务剖面的“高度-速度”曲线及其对应的飞行攻角，估算飞行器机体的法向投影面积的范围[S_min,S_max]，其中，L/D代表是升阻比，全程任务剖面是指“地面起飞—高空巡航—任务执行”的飞行器工作全程任务剖面；S_min为变形翼全收状态的机体法向投影面积；S_max为变形翼全展开后的机体法向投影面积；

步骤(C)确定机体外轮廓：

根据机体内部载荷I和载荷II的全局长和宽尺寸，确定机体前部细长体的V₁和后部机腹V₂的投影尺寸，进而确定机体的外轮廓；

步骤(D)依据以上部分确定细长体和机腹的外轮廓线，且保证变形翼全收状态时的机体法向投影面积等于估算的最小值；

步骤(E)根据机体外轮廓线选定变形翼中每段机翼的近、远轴轮廓线；所述近、远轴轮廓线与机体外轮廓线一致。