飞行器设计作业

1、飞行器设计与仿真实现总结经过这学期对飞行器设计与仿真实现的学习，我受益良多，在老师的风趣教导下，对这 门课程有了比较深入的了解，虽然以后可能不会从事相关的工作，但是，这门课程开拓了我 的眼界，让我有了与以前学习书本知识不同的体验，下面，具体说说我这学期的学习。我学习的过程在本学期的飞行器设计与仿真课程中，我们先是通过老师的讲解了解了AAA2.5这个设计软件，并且了解了关于飞行器设计的大致流程和一些参数的配置，了解了当今中国 的飞行器发展现况。然后通过自己的实践，比较直观的感受到了AAA2.5的使用，并针对专门模块进行了分析。我学会了什么1. 初步了解并掌握了 AAA2.5的使用启动后看到一堆按

2、钮，依次是：重量、气动、性能、几何外形、动力、操稳与控制、 动力学、载荷、结构、费用。在进行飞行器的设计中首先需要确定飞行器的参数，因 为每个飞行器的设计是来源于市场分析或者战场分析，有他们的典型任务。因此就需 要把任务结构进行剖分，估算飞行器的起飞重量、空重、燃油重量等参数。然后根据估算出的数据对各个段的参数进行修改，在此之后便是对飞行器的布局外 形进行设计。2. 熟悉了当今中国飞行器的发展状况当今中国的飞行器设计水平在近几年取得了比较长足的发展，但是无论军用还是民 用较之西方国家来讲都是差距甚大的。所以仍需大量的努力。对我国飞行器发展前景的展望当今中国无论是飞行器本身，还是与飞行器相关的一

3、些领域都有了比较大的进步， 比如材料、电子、通信等等。在军用方面我国已经掌握了三代机或者是三代半机的技术， 比如歼10，以及成飞正在研究中的歼 20，沈飞正在研究的歼31,都已经属于最新标准中 的五代机范畴了，所以对于军用飞机来说，已经是属于世界领先水平了。而民用飞机方 面一直比较落后，大型客机也尚在研制的过程中。但是终有一天我国会拥有自己大型客 机产线。目前看来，我国航空器的发展尚属乐观，前景广阔，希望与压力并肩。飞行器设计分析和仿真实现课程实验报告、实验内容1) 了解飞行器鸭翼布局性能；2) 了解鸭翼布局的发展近况；3) 以歼二十为例，并使用 Advanced Aircraft Analy

4、sis2.5进行鸭翼布局设计。、实验原理1 .鸭式布局鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。将水平尾翼移到主翼之前的 机头两侧，可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，前翼和机翼可以同时产生升力， 而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。早期的鸭式布局飞起来 像一只鸭子，鸭式布局”由此得名。鸭式布局利用了前翼涡流对主翼面流场的有利干扰，大大增强了飞机大迎角的气动 特性和改善了飞机的升阻比特性，使飞机具有优越的机动性能、操纵性能和短距起降能 力，是典型的对涡升力利用，从而一直受到了飞机设计人员的青睐。鸭式布局分为近耦合鸭式布局和远距鸭式布局：1. 近耦合鸭式布局前后翼距离

5、很近。这种布局利用前翼的脱体涡流扫过机翼产生 的有利干扰，延迟了机翼失速，可获得较大的大迎角升力，为飞机提供过失速飞行状态 时的稳定度。机翼能产生接近椭圆的展向压力分布，从而减小了飞行阻力。适宜于和三 角翼的机翼匹配，可减小起飞、着陆距离，增加机动能力，减小飞机总体尺寸、减轻重 量和降低成本；前翼是很有效的操纵面，适合放宽静稳定度技术的采用。2. 远距鸭式布局：在这种布局中，前翼本身产生升力的同时，前翼的翼尖涡与机 翼气流也会产生一定有利的气动干扰，在机翼上表面的一定区域内形成吸力，使飞机的 总升力大于单独机翼和单独前翼升力之和，而且使机翼的气动载荷向内侧移动，减小机 翼弯矩，从而可以减轻飞机

6、的重量。前翼使飞机的升力作用点在重心之前，飞机有一个 抬头趋势，提高了飞机的爬升能力，前翼还增加了飞机纵向操纵的灵敏度，从而提高了 飞机的敏捷性。后者比起前者，前翼离机翼的距离更远，机翼间相互的干扰更小，各翼面参数的匹 配也要相对容易，并且飞机在超声速飞行时，远距耦合鸭式布局比常规布局的飞机有更 小的配平阻力，从而提高了飞机的超声速稳定盘旋能力。后者比起前者的缺点：飞机长 度可能会加大，使飞机的重心和气动中心的位置变化相对较为敏感，增加了对飞机操纵 性的难度。不管是远距还是远距的耦合鸭式布局，增加一对前翼都会对飞机的总体设计增加不 同程度的复杂性，特别是对飞机的大迎角特性，要解决好并非易事，技

7、术上的风险相对 较大。并且鸭式布局的雷达反射率很大，前翼对飞机的隐身设计是一个较大的累赘。2. 鸭翼布局发展近况鸭式布局发展契机源于喷气式超音速战斗机的技术发展。战斗机在亚音速和超音速 的飞行状态有着比较大的区别。最显著的就是随着飞机速度的增加，飞机的气动焦点会 逐渐后移。常规布局的 压尾”和鸭式布局的 抬头”，两个看似简单的超音速配平手段却 导致了整机升力特性的不同，导致鸭式布局对于超音速飞机的诱惑越来越大。20世纪60年代中期，瑞典的Behrbohm教授发现了鸭翼气动布局的近距离耦合原理， 该原理堪称鸭式布局发展史上最具有转折性的一笔。根据该原理，为鸭翼和主翼选取适 当的参数，鸭翼和主翼都

8、会产生脱体涡，而鸭翼涡和主翼涡能够形成有利干扰，导致飞 机的升力系数、升阻比明显增加并且还扩大了飞机的失速迎角。鸭翼布局最诱人的闪光 点被埋藏了六十年时间才终于被人类所发现。瑞典人决定开始设计一型真正的鸭式超音速喷气战斗机了，最终的成品就是萨博37雷”。萨博37采用了单发单垂尾、两侧进气、带有襟翼的大后掠角固定三角鸭翼和小 展弦比三角主翼的气动布局。既然鸭翼难以控制而且对于主翼有不良干扰，但是涡升力 潜力巨大，那索性就把鸭翼做成固定形式充当涡流发生器好了。瑞典人采用扬长避短的 方法，开创了固定鸭式气动布局的先河。随着萨博37在近距离耦合技术的突破，法国的幻影3NG、幻影4000、以色列的幼师-

9、C2战斗机都采用了类似的气动布局。不过这些机型的鸭翼面积相比于萨博37和歼九明显较小，基本类似于一个固定涡流发生器，超音速配平能力体现的并不是很充分。这是由 于当时的控制手段还只能暂时利用鸭式气动布局在涡升力方面的性能优势，而在俯仰控 制、超音速配平等方面的优点由于复杂的飞控门槛”导致还不能被完全开发。固定鸭式布局飞机已经初步采用了脱体涡流型进行气动设计，无疑这是一个巨大的进步。萨博37等固定鸭式布局飞机相对于全动鸭式布局飞机来说，依然属于过渡机种，其 任务特性是在兼顾二代战斗机高空高速性能特点基础上，改良飞机的升力特性。进入二 十世纪九十年代，以色列的 LAVI战斗机，又称 狮”式战斗机，是

10、以色列和美国联合出资 研制的轻型战斗机，主要任务为具备较强对地攻击能力和拦射能力的多用途战斗机。在鸭式布局设计上，法国人体现出了足够的创新精神。我国研制的歼十采用了机腹 进气、大后掠角鸭翼、大后掠角三角主翼和单垂尾的气动布局。歼十的鸭翼与主翼距离 在这几种鸭式布局飞机中处于中档位置，能够很好的兼顾超音速拦射和中低空格斗性 能。歼十的主翼采用大后掠角三角翼，后缘前掠照顾襟翼的配平力矩，同时主翼有明显 的气动扭转来降低涡流带来的诱导阻力。这样的设计虽然看似平平，但是确实全动鸭式 布局最典型的设计。三、实验仿真使用Advaneed Aircraft Analysis2.5软件，以歼二十的鸭翼形状进行

11、模仿设计。软件中对鸭翼布局设计分为五种步， 分别是直锥Straight Tapered；曲轴设计Cranked；体积系数设计 Volume Coeffieient ;鸭翼副翼 Canardvator ;弦长设计 Chord Length。1 .直锥设计 Straight Tapered直锥设计有4种参数组的选择输入，这里我们选第一组输入，输入参数包括鸭翼跨度be,鸭翼根部弦长Cte ,翼梢弦长Cre和鸭翼的四分一弦扫掠角 Ae/4e （如下图）。真结果如下图。2.曲轴设计Cranked曲轴设计需要几个参数：鸭翼跨度 be，鸭翼入射角ic和鸭翼端四分之一弦点 z坐标Zet/4e，另外还需要 板根

12、弦长度Cr，面板叶尖弦长Ct，从机身中线到板根弦的 y距离Yr，根弦的前缘面板的 z坐标Zr，根弦前缘横坐标 Xr，面板梢弦前缘横坐标 Xt，尖端扭角；t（如下图）。町i 詞 占出 lwI* fw FrerttW IM即 AV-Tv 1 FMArtd *4 tn kb 1*1fft自行设定输入参数进行仿真，得出仿真结果如下图。3. 体积系数设计 Volume Coefficient体积系数设计Volume Coefficient需要几个参数：高度Altitude，机翼面积Sr和鸭翼 端四分之一弦点z坐标Zc/4c,鸭翼面积比ARC,鸭翼的横座标XapeXc，稳态飞行速度Ut， 机翼面积比ARw，机翼的横座标 XapeXw，鸭式布局锥度 c，温度增量 T，机翼锥度 w， 鸭翼面积Sc飞机的地心引力中心坐标 Xcg （如下图）。自行设定输入参数进行仿真，得出仿真结果如下图。-firT!rrXcyF1pllbflVf%nko*5AAjl11Li414. 鸭