飞机气动及飞行性能计算

飞机气动及飞行性能计算

------ 课程设计报告

专业：飞行器设计与工程

班号：01011203

精品

学号：2012300048 姓名：李少逸

2016.3

目录

第一章预备知识 (1)

1.1 翼型的几何特性 (1)

1.2 机翼的几何特性 (2)

1.3 机身的几何特性 (4)

第二章飞机的基本情况和本文计算方案 (5)

2.1 飞机基本情况简介 (5)

2.2 本文计算方案 (11)

第三章飞机气动特性估算 (12)

3.1 升力特性估算 (12)

3.1.1 单独机翼升力估算 (13)

3.1.2 机身升力估算 (16)

3.1.3 翼身组合体的升力估算 (18)

3.1.4 尾翼升力估算 (20)

3.1.5 合升力线斜率计算 (24)

3.2 升阻极曲线的估算 (26)

3.2.1 亚音速零升阻力估算 (27)

3.2.1.1 全机摩擦阻力估算 (27)

3.2.1.2 亚音速压差阻力估算 (31)

3.2.2 超音速零升波阻估算 (33)

3.2.2.1 临界马赫数的确定 (33)

3.2.2.2 M>1时零升阻力系数 (36)

3.2.3 亚音速升致阻力估算 (42)

3.2.4 超音速升致阻力估算 (44)

3.2.5 不同马赫数下的升阻极曲线 (46)

3.3 结果汇总 (50)

第四章飞机基本飞行性能计算 (52)

4.1 速度-高度范围 (52)

4.2 定常上升性能 (59)

4.3 爬升方式 (65)

4.3.1 亚音速等表速爬升 (66)

4.3.2 超音速等马赫数爬升 (69)

4.3.3 平飞加速段的求解方法 (70)

4.3.4 总用时 (72)

第五章自主编写的Matlab代码 (73)

5.1 RBF径向基函数插值方法实现 (73)

5.2 气动计算及性能计算 (76)

第六章心得体会 (77)

第一章 预备知识

1.1 翼型的几何特性

参见上图：

中弧线 翼型内切圆中心的轨迹，在最前部内切圆（即决定前缘半径的圆）中 心之前，则是由该内切圆中心至切点的半径线段

前缘 翼型中弧线的最前点

后缘 翼型中弧线的最后点

弦线 连接前缘与后缘的直线

弦长b(m) 前缘与后缘之间的直线线段长度

厚度c(m) 翼型最大内切圆的直径 相对厚度c b c c /=

最大厚度位置c x (m) 翼型最大内切圆的中心在翼型弦线上的投影至翼型前缘 的距离 最大厚度相对位置c x b x x c c /=

弯度f(m) 中弧线与弦线之间垂直于弦线的最大线段长度 相对弯度f b f f /=

最大弯度位置f x (m) 中弧线与弦线之间垂直于弦线的最大线段至翼型前缘的

距离 最大弯度相对位置f x b x x f f /=

前缘半径0r (m) 翼型最前部内切圆的半径

上弧线 从前缘到后缘，翼型的上部轮廓曲线，以y 1=f 1(x)表示

下弧线 从前缘到后缘，翼型的下部轮廓曲线，以y 2=f 2(x)表示

后缘角)(rad τ 在后缘处上弧线和下弧线的二切线之间的角度

1.2 机翼的几何特性

参见上图：

飞机基准纵轴 可以取机身纵轴

机翼基准平面 包含机翼中央弦线或外露翼根弦线与飞机对称平面垂直的平面 外露机翼 不包括穿越机身部分的机翼

毛机翼 包括穿越机身部分的机翼（穿越机身部分通常由左右机翼的前后 缘的延长线所构成，如图所示）

机翼面积S(m 2) 毛机翼在机翼基准平面上的投影面积

机翼展长(翼展)l (m) 左右翼梢之间的距离

外露机翼面积wl S (m 2) 外漏机翼在机翼基准平面上的投影面积

毛机翼根弦长b 0(m) 毛机翼的根部弦长

翼梢弦长b 1(m) 机翼的梢部弦长

机翼局部弦长b(z) 机翼展向翼剖面的弦长，是展向位置z 的函数

机翼平均几何弦长)(m b pj l S b pj /=

机翼平均气动弦长)(m b A dz z b S b l A ⎰=0

2)(2 机翼展弦比λ S l /2=λ

机翼根梢比η 10/b b =η

机翼后掠角)(rad χ 至前缘的距离为弦长一定百分比的点的连线与垂直于中央 弦线的平面之间的夹角。前缘后掠角、1/4弦线后掠角、后 缘后掠角分别以0χ、41χ、1χ表示

机翼上反角)(rad φ 机翼1/4弦点线在垂直于中央弦线的平面上的投影与机翼 基准平面之间的角度，当翼梢高于翼根时角度为正

机翼安装角)(rad ϕ 机翼中央弦线与飞机基准纵轴之间的角度，

若以飞机基准纵 轴为参考线，中央弦线的前缘点高于后缘点时角度为正 机翼剖面扭转角)(rad γ 机翼任意剖面的弦线与机翼基准平面之间的角度。若相 对于机翼基准平面，前缘点高于后缘点则角度为正

1.3 机身的几何特性

参见上图：

机身最大横截面积)(2m S sh

机身当量最大直径)(.m d d sh sh

d sh S d )4(.π= 机身长度)(m l sh 机身的前端面和后端面之间的距离

机身长径比sh λ d sh sh sh d l .=λ

头部（前体）长度)(m l tb 机身的柱形部分以前的长度

头部（前体）长径比tb λ d sh tb tb d l .=λ

尾部（后体）长度)(m l wb 机身的柱形部分以后的长度

尾部（后体）长径比wb λ d sh wb wb d l .=λ