第一章 飞机先进气动布局

第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（2）升力体布局
升力体的设计思想是由艾格尔斯和阿伦 于1957年从事弹道导弹再入问题研究 时偶然发现的。试验中，艾格尔斯注意 到钝头锥形体耗散再入能量的速度要比 尖头锥体快。更重要的是，锥形体上表 面的平坦部分在穿过地球大气时可以产 生升力，并增加气动稳定性。这一发现 意味着可以造出一种无翼飞行器——它 可以飞到太空，能承受再入时的气动加 热，也能像普通飞机一样在空气中滑翔 并有控着陆——升力体飞行器方案由此 诞生了。
传统层流理论
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 1.3.1 利用旋涡非线性升力的飞机布局
飞机边条翼是涡流发生器 ，在大迎角低速飞行时， 它会形成脱体涡流。它作 用于机翼上表面既可增大 机翼升力又具有引导作用 ，保证飞机低速飞行时的 纵向稳定。
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 1.3.1 利用旋涡非线性升力的飞机布局
气流从边条翼前缘通过会 分离出稳定的漩涡(脱体 涡，trapped vortex)，高 速旋转的气流作用于机翼 上表面时，提高了机翼表 面的负压，漩涡强度随迎 角增大而增大，产生很大 的涡升力(Vortex lift)。
协和飞机边条翼产生的涡流
J18战斗机边条翼产生的涡流
F22
战 斗 机 产 生 的 涡 流
第1章 先进气动布局
1.1 超声速巡航能力
减少“波阻”措施：
（1）增大机翼后掠角，减小展弦比，减少翼 型的相对厚度。 （2）减少机身最大横截面积，增大机身长轴 比。 （3）整体采用翼身融合体以提高升阻比，减 少外挂物。 （4）按面积率进行机身修形设计。
第1章 先进气动布局
1.1 超声速巡航能力
根据已知的飞行定律， 蜜蜂的构造是不可能会 飞的，它们的翅膀太小 ，无法支撑它们肥胖的 身体飞离地面。然而， 蜜蜂还是飞起来了，因 为它们从来都不相信人 类所说的‘不可能’。
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 1.3.2 可控制的涡动力技术
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 1.3.2 可控制的涡动力技术
“协和”号超音速客机，存在耗油量大、噪声、安 全性和废气污染等问题。
第1章 先进气动布局
1.1 超声速巡航能力
F-22在不开加力的前提下，能够持续在1.5马赫左 右进行超过30分钟的超音速飞行。
第1章 先进气动布局
1.1 超声速巡航能力
F-35，外号“肥电”，无法超音速巡航
第1章 先进气动布局
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 讲到这 1.3.1 利用旋涡非线性升力的飞机布局
边条翼与近距鸭翼耦合
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第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术 1.3.2 可控制的涡动力技术
（1）前缘涡襟翼 （2）吹起涡控制技术 （3）非定常涡控制技术 （4）扑翼的非定常涡动力
第9章 先进大型飞机设计技术
第1章 先进气动布局
平直翼（全球鹰）
后掠翼（苏-27）
联翼布局（翔龙）
前掠翼（S-37“金雕”） 三角翼（台风）
变后掠翼（苏-24）
第1章 先进气动布局
三翼面布局（苏-35）
飞翼布局（B-2）
乘波体布局
升力体布局
第1章 先进气动布局
1.1 超声速巡航能力
激波阻力
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（1）乘波体布局
特点： 低阻力、高升力、高升阻比
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（2）升力体布局
升力体是没有常规飞行器的主 要升力部件－机翼，而是用三 维设计的翼身融合体来产生升 力。这种设计可消除机身等部 件所产生的附加阻力和机翼与 机身间的干扰。
现代飞机设计技术
航 空 工 程 学 院孟
令 兵
现代飞行器设计技术主要相关学科
飞机设计的主要内容
一、飞行器总体设计技术（总体室） 二、飞行器气动设计（气动室） 三、飞行器结构、强度设计（结构室、强
度室） 四、人机环境与生命保障（环控室）
飞行器总体设计
（1）飞机隐身设计 （2）飞机气动弹性设计与控制 （3）飞机多学科优化
飞行器总体设计
（1）飞机隐身设计
飞行器总体设计
（2）飞机气动弹性设计与控制
飞行器气动设计
飞行器先进结构设计
疲劳可靠性设计
人机环境与生命保障
现代飞主机要设成果计技术
第1章 先进气动布局 第2章 飞行器隐身技术 第3章 飞行器推力矢量技术 第4章 飞机阻力和减阻技术 第5章 先进组合导航技术 第6章 飞行器计算机辅助设计技术 第7章 飞行器多学科设计优化技术 第8章 航空电子综合系统与信息技术
1.2 高超声速飞行器
马赫数≥5 （1）高超声速气动设计 （2）气动加热下的结构设 计 （3）高超声速推进系统
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（1）乘波体布局
乘波体 (Waverider)，是一种 外形是流线形， 其所有的前 缘都具有附体激波的超音速 或高超音速的飞行器。通俗 的讲，乘波体飞行时其前缘 平面与激波的上表面重合， 就象骑在激波的波面上，依 靠激波的压力产生升力。
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（4）细长机身布局
机身细长，机翼短小。
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术
流体的涡旋运动大量存在于自然界中，如大气中的 气旋、反气旋、龙卷风、台风等，大气中的涡旋运 动对天气系统的形成和发展有密切的关系。
第1章 先进气动布局
1.3 涡动力学与涡控制技术
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（3）翼身融合体布局
将机翼和机身合成一体来设 计制造，二者之间没有明显 的界限。
第1章 先进气动布局
1.2 高超声速飞行器
（3）翼身融合体布局
优点：结构重量轻、内部容 积大、气动阻力小、有助于 减小飞机的雷达反射截面积 ，改善隐身性能
缺点：外形复杂，设计和制 造比较困难。
The End
谢谢！