型號(hào)空氣動(dòng)力學(xué)第2章氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)

飛機(jī)的總體設(shè)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)布局形式與總要搞一型什么樣的飛機(jī)要搞一型多大的飛機(jī)推重比與翼推重比與發(fā)選翼載與機(jī)翼面積確氣動(dòng)布局概念氣動(dòng)布局方案設(shè)最基本的總體主要部件氣動(dòng)力設(shè)氣動(dòng)特性的工程估基本飛行性能初步的飛行品質(zhì)設(shè)飛機(jī)與發(fā)匹強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)初步設(shè)系統(tǒng)的基本設(shè)市場(chǎng)與經(jīng)濟(jì)效益分其它特殊的技術(shù)知第一輪設(shè)計(jì)——確定飛機(jī)大選擇原準(zhǔn)機(jī)（或參考機(jī)，選擇發(fā)，選擇推重比和翼進(jìn)行總體氣動(dòng)布局方案初步設(shè)計(jì)，繪制總體布局三面第一輪高、低速選型風(fēng)洞試第二輪設(shè)計(jì)——大量的優(yōu)化主要部件的優(yōu)化設(shè)氣動(dòng)布局方案的設(shè)計(jì)第二輪高、低速選型風(fēng)洞試第三輪設(shè)計(jì)——全機(jī)布局完善與驗(yàn)主要部件設(shè)計(jì)的中、小部件的優(yōu)化設(shè)第三輪高、低速選型風(fēng)洞試方案凍從設(shè)計(jì)時(shí)間從數(shù)據(jù)精度來從精細(xì)程度來四型戰(zhàn)斗機(jī)的系列發(fā)展F-16飛機(jī)的系列27飛機(jī)的系列發(fā)展“幻影”2000飛機(jī)的系列發(fā)殲七飛機(jī)的系列發(fā)典型飛機(jī)系列發(fā)展的啟彌補(bǔ)原型機(jī)的挖掘原型機(jī)的擴(kuò)充原型機(jī)的儲(chǔ)備發(fā)展型的 先生主編的一本書《飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)》航空工業(yè)1997.06。水平特別高，內(nèi)容非常豐富、全面、深入、細(xì)致。全書19章1326頁是我們搞飛機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的必讀的一本經(jīng)典著作與這位老先生的這本書相比，本人差得太遠(yuǎn)了，根本就不在一個(gè)可以比的量級(jí)上。本人經(jīng)常提到，603所（現(xiàn)在的第一飛機(jī)）有10、、總體氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)師：、戴世宗，…等9名、、還有倉、張錫金二人加起來算1名。我只能算是半個(gè)總體氣動(dòng)布2008年9月本人應(yīng)邀來飛機(jī)設(shè)計(jì)參加大型客機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)工作，到后第一件事是寫了一份報(bào)告《氣動(dòng)布局的專業(yè)建設(shè)建議盡快組建真正意義上“氣動(dòng)布局組建議很快被采納本文是以為基礎(chǔ)改編的，應(yīng)該說是在多年氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)中的一點(diǎn)點(diǎn)想法。下面介紹我認(rèn)識(shí)到的有關(guān)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題氣動(dòng)布局方案設(shè)計(jì)的三個(gè)階段飛機(jī)的總體設(shè)空氣動(dòng)力學(xué)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的作用飛機(jī)體（見圖104流程圖中的位置。其實(shí)，飛機(jī)設(shè)計(jì)是多學(xué)科、綜合性的系統(tǒng)工程。一個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)單2000～3000（10～20人有幸畫了三面圖。老一輩的飛機(jī)設(shè)計(jì)師曾經(jīng)“飛機(jī)設(shè)計(jì)是一門科學(xué)也是一種藝術(shù)清晰的設(shè)計(jì)思路，卓越的綜合能力在多種的復(fù)雜情況中，作出分析、判斷、取舍和優(yōu)選，得到飛機(jī)最佳的綜合性能。計(jì)氣動(dòng)構(gòu)型、外氣動(dòng)構(gòu)型、外形數(shù) 動(dòng)力影響地面 驗(yàn)統(tǒng)數(shù)發(fā)重量數(shù)氣動(dòng)力數(shù)靜氣動(dòng)彈性修正數(shù)發(fā)重量數(shù)氣動(dòng)力數(shù)靜氣動(dòng)彈性修正備

穩(wěn) 載荷計(jì)基 起性 性

巡 機(jī)性 性

特 飛

起 失特 尾

機(jī) 突載 載

動(dòng) 疲 載

總體方案凍圖總體方案凍氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)增設(shè)尾增設(shè)尾設(shè)機(jī)設(shè)翼載確定機(jī)翼面設(shè)估計(jì)飛機(jī)重選擇布局初步載荷估飛行品質(zhì)評(píng)飛行性能計(jì)動(dòng)力特性數(shù)重量重心數(shù)氣動(dòng)特性推重比選擇圖2- 飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)的流（用途大致是以下幾個(gè)步驟： 首先考慮兩個(gè)問要搞一型什么樣的飛機(jī)？這型飛機(jī)多大的頓位 接著確定兩個(gè)總體設(shè)計(jì)參數(shù)：推重比與翼確定了推重比，就知道這型飛機(jī)需要多大的發(fā)推力，可以選擇發(fā)。確定了翼載，就知道這型飛機(jī)需要多大機(jī)翼，得到機(jī)翼積 然后進(jìn)行部件設(shè)選擇了氣動(dòng)布局形式，得到了機(jī)翼面積，可以進(jìn)行主要部件例如基本機(jī)翼、增升裝置、尾翼、面、機(jī)身、發(fā)短艙的設(shè)計(jì)。④再后需要?dú)鈩?dòng)特性計(jì)計(jì)算縱向特性：升力、阻力，俯仰力矩。橫、航向靜穩(wěn)定導(dǎo)數(shù)和面效率。⑤最后計(jì)算性能、操穩(wěn)和載有了氣動(dòng)特性、重量重心、發(fā)特性數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行飛③、④、⑤項(xiàng)工作在第一章“1.2飛機(jī)總體氣動(dòng)設(shè)計(jì)流程”（4（5（10（11局設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證，氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)也需風(fēng)洞試驗(yàn)校核 氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)凍如果性能、操穩(wěn)和載荷的計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求,則布局設(shè)一般的布局設(shè)計(jì)，局部的變動(dòng)，小循環(huán)幾十次。大的變動(dòng)，大循環(huán)三、四次。布局形式與總要搞一型什么樣的飛機(jī) 常規(guī)布局的飛02a大展弦比機(jī)翼旅客 小展弦比機(jī)翼戰(zhàn)斗2-02②先進(jìn)布局的飛這里叫先進(jìn)布局是常規(guī)布局飛機(jī)發(fā)展來的布局。當(dāng)前，雖不是空中航線上最常見的，還是在機(jī)場(chǎng)上比較常見的布局。所以，不叫它們?yōu)樘厥獠季值娘w機(jī)。其中有：鴨式布局、布局和三翼（見圖0 b布局 c三翼面布局圖2-03 特殊布局的飛特殊布局的飛機(jī)當(dāng)前空中極少見到的能在科技上看見、設(shè)想遠(yuǎn)景布局的飛機(jī)。其中有：飛翼布局、雙身布局和環(huán)翼（盒式翼）布局（見圖4和圖5。 a飛 b雙機(jī) c環(huán)菱形圖2- 特殊氣動(dòng)布局飛圖2- 特殊氣動(dòng)布局飛機(jī)（要搞一型多大的飛機(jī)——估計(jì)飛機(jī)的大致頓位（重量。 裝載重 結(jié)構(gòu)重這樣的飛機(jī)其結(jié)構(gòu)重量多大？估計(jì)機(jī)體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)特設(shè)和動(dòng)力裝置的重量叫“制造空機(jī)重量再加設(shè)備等重量， 燃油重這型飛機(jī)需要飛多遠(yuǎn)、多長(zhǎng)時(shí)間？參考現(xiàn)有發(fā)的油耗數(shù)據(jù)，估計(jì)需要攜帶的燃油重量。這三部分加起來得到飛機(jī)的總推重比與翼推重比與發(fā)選推重比——發(fā)推力與飛機(jī)重量之比（T/W。一般情（加速）性能比較好。所以，飛機(jī)推重比比較大，尤其是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性要求越來越高，推重比選擇越來越大，/W接近1甚至大于民用機(jī)講究經(jīng)濟(jì)重比選得比較小大致/W=3～4。輕型機(jī)的推重比要大一些，/W可到.4。0t/W<0.3。推重比確定之后，選擇合適的飛機(jī)發(fā)。一型新飛機(jī)的研制應(yīng)該選用現(xiàn)成的、比較成發(fā)。如果選用新研制的發(fā)，首先需要對(duì)新發(fā)作試飛鑒定或適航取證，會(huì)對(duì)新飛機(jī)的試飛鑒定或適航取證帶來許多麻煩。但是，完全適合新飛機(jī)的發(fā)也不好找一般可以找一型比較合適的發(fā)的機(jī)進(jìn)行局部修改，使之與新飛機(jī)的要求匹配。翼載與機(jī)翼面積確（W/S（kg/m2一般情況，使用飛機(jī)的正常起飛重量。對(duì)于一型飛機(jī)，“機(jī)翼參考面積”是“基本機(jī)翼”（見第三章中的定義）在飛機(jī)構(gòu)造水平面中的投影面翼載大，飛機(jī)的機(jī)翼面積相對(duì)較小，阻力也比較小，高速（巡（翼載的選擇要與推重比協(xié)調(diào)匹配，還與飛機(jī)的布局形式有關(guān)。一般飛機(jī)大致W/S350～500kgm2通用飛機(jī)（10t左右） W/S=50～130； W/S=250～400；大型機(jī)或轟炸 W/S=600～700。還應(yīng)從大小速度、機(jī)動(dòng)飛行和起落性能的各種中作出權(quán)衡。可以看到：推重比與翼載大致決定了一型飛機(jī)的基本性能。所氣動(dòng)布局專業(yè)的工作是要把的設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)在飛機(jī)的總體布局三面圖上。大致有2項(xiàng)工作。氣動(dòng)布局概念在飛機(jī)方案設(shè)計(jì)初期，首先開始?xì)鈩?dòng)布局的概念設(shè)計(jì)①熟悉飛機(jī)的常規(guī)氣動(dòng)布局形式，了解飛機(jī)的特殊氣動(dòng)布局形式：鴨式布局，三面翼布局，飛翼式布局...的特點(diǎn)。②了解國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)有同類飛機(jī)的布局形式及其設(shè)計(jì)水平，能③繪制飛機(jī)總體氣動(dòng)布局三面圖。是以掌握的飛機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的氣動(dòng)布局三面圖，是比較籠統(tǒng)、比較理想的氣動(dòng)布局三面圖。三面圖（見圖2-）中包含了主要的總體幾何參數(shù)。圖2- 一型客機(jī)的總體氣動(dòng)布局三面氣動(dòng)布局方案設(shè)飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)是要把一個(gè)設(shè)想體現(xiàn)在一型具體的飛機(jī)上，體現(xiàn)在飛機(jī)氣動(dòng)布局的三面圖上。把上面的氣動(dòng)布局概念設(shè)計(jì)的比較籠統(tǒng)、比較理想的氣動(dòng)布局變?yōu)橐粋€(gè)具體的、實(shí)際的總體氣動(dòng)布局方案。①清晰的設(shè)計(jì)思標(biāo)梳理出主次輕重在所有的相互的各項(xiàng)性能中，想清楚：什么是優(yōu)先的？什么是確保的？什么是兼顧的？什么是放棄的？要非常清晰的把的設(shè)計(jì)思路，貫穿在整個(gè)飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)之中。“飛機(jī)總體設(shè)計(jì)，一定是有得有失。想要什么，結(jié)果 卓越的綜合能組合成一個(gè)最好的總體。 確定基本總體設(shè)計(jì)參三面圖中包含了許多的技術(shù)內(nèi)容。見后面3.1 最基本的總體要有最基本總體布置專業(yè)的大致了解機(jī)內(nèi)布置的一般原則，能夠作機(jī)頭的布置，座艙空勤（駕駛體制和眼位的布置發(fā)的布置起落架的布置燃油的布置，乘坐的布置，裝載貨物的布置。主要部件氣動(dòng)力設(shè)要有比較全面的氣動(dòng)專業(yè)知大致了解各個(gè)部件的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)技術(shù)，清楚各個(gè)部件設(shè)計(jì)對(duì)大致的升、阻力，力矩的數(shù)量級(jí)。氣動(dòng)特性的工程估掌握主要?dú)鈩?dòng)特性的工程估算方法，能夠進(jìn)行飛機(jī)縱向升力（CL～（CL～CD（m～CL的計(jì)算。橫、航向靜穩(wěn)定性（Cl～，Cn～）的計(jì)算。升降舵、方向舵和副翼三個(gè)舵面效率（me、a、ClR）的計(jì)算。基本飛行性能要有基本的飛行力學(xué)專業(yè)知的可用推力和飛機(jī)需用推力曲線，初步確定飛機(jī)的最大、最小掌握飛行速度包線計(jì)算方法，例如：飛機(jī)的飛行速度包線的六條限制線和它的最小包羅線。民用客機(jī)飛行速度包線中，平飛失速速度（Vs）,最大使用速度（VMO）設(shè)計(jì)俯沖速度（V）和最大使用高度的計(jì)算。初步確定飛機(jī)的飛行包線初步的飛行品質(zhì)設(shè)要有基本的飛行力學(xué)專業(yè)知掌握初步的穩(wěn)定、中最主要問題的計(jì)算方法 縱向靜穩(wěn)以水平尾翼的尾容量計(jì)算飛機(jī)縱向靜穩(wěn)定性（置，確定重心后限，校核平尾面積和尾臂。 縱向以升降舵的尾容量計(jì)算飛機(jī)起飛、著陸的能力，定重心前限，校核升降舵面 橫、航向穩(wěn)定（Cl（）的計(jì)算方法，協(xié)調(diào)橫、航向穩(wěn)定性的匹配關(guān)系，校核垂直尾翼的面積和尾臂。 橫、航向掌握初步的航向性（方向舵效率Cna）和橫向性（副翼效率ClR）的計(jì)算方法，滿足飛機(jī)最大機(jī)動(dòng)和最大側(cè)風(fēng)飛機(jī)與發(fā)匹要有動(dòng)力裝置專業(yè)的基本知強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)初步設(shè)要有強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)專業(yè)的最初淺知初步設(shè)計(jì)各大部件的主要承力結(jié)構(gòu)，全機(jī)與各大部件的主要傳力路線，了解飛機(jī)各大部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)（機(jī)身截面積、長(zhǎng)細(xì)比，機(jī)翼展弦比、后掠角、根稍比）對(duì)結(jié)構(gòu)重量的影響。。系統(tǒng)的基本設(shè)要有機(jī)械、電子專業(yè)的初步大致了解主動(dòng)控制技術(shù)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的作用，了解自然穩(wěn)飛機(jī)與控制增穩(wěn)飛機(jī)的優(yōu)、缺點(diǎn)，初步設(shè)想主動(dòng)控制技術(shù)的使用權(quán)限。大致了解機(jī)械、電子系統(tǒng)的一般工作原理，飛行控制系統(tǒng)的初步技術(shù)。市場(chǎng)與經(jīng)濟(jì)效益分要有經(jīng)濟(jì)、使用方面的初步知識(shí)▽對(duì)民機(jī)—初步掌握飛機(jī)經(jīng)濟(jì)效益的分析方法▽對(duì)軍機(jī)—初步掌握飛機(jī)效能的分析方法其它特殊的技術(shù)知▽對(duì)民機(jī)—?dú)鈩?dòng)噪音，初淺的聲學(xué)原理，一般的噪音▽對(duì)軍機(jī)—隱身設(shè)計(jì)技術(shù)，飛機(jī)外形與隱身的一般原理，反射面積的一般數(shù)據(jù)量級(jí)。在這些工作的基礎(chǔ)上：得到一個(gè)具體的總體氣動(dòng)布局方案 繪制總體氣動(dòng)布局三面 編寫“飛機(jī)定義”(ConfigurationDefinition)這么看來，搞飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)的技術(shù)要求太高了。是的，本人“氣動(dòng)布局組的組長(zhǎng)，要求設(shè)計(jì)知識(shí)很廣，綜合能力很強(qiáng)，要有一般研究室的技術(shù)水平。布局組的組員都應(yīng)該是一般專業(yè)概括地說，一型新飛機(jī)的研制包括：設(shè)計(jì)、制造、試飛三階段。在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段又包括：概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、和詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)階段（見圖07。布局方案設(shè)計(jì)圖2- 新型號(hào)的研制、設(shè)飛機(jī)的總體氣動(dòng)布局方案設(shè)計(jì)是在概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)（三大步或者是三輪工作的目標(biāo)不同，內(nèi)容也不同。第一輪設(shè)計(jì)——確定飛機(jī)大首先必須明確設(shè)計(jì)目標(biāo)——想搞一型什么樣的飛機(jī)選擇原準(zhǔn)機(jī)，確定推重比和首先選擇原準(zhǔn)機(jī)（或參考機(jī)在此基礎(chǔ)上，確定推重比和翼載，選擇當(dāng)量的發(fā)，并得到它的特性數(shù)據(jù)。初步確定飛機(jī)的機(jī)翼面積。氣動(dòng)布局方案初步設(shè)進(jìn)行總體氣動(dòng)布局方案初步設(shè)計(jì)繪制總體布局三面圖（見圖206初步給 全機(jī)的主要幾何參數(shù)：長(zhǎng)、寬、高② 機(jī)翼的主要幾何參數(shù)：面積、翼展、展弦比、后掠角、根梢比。 增升裝置的形式和主要幾何參數(shù)：位置、展長(zhǎng)和弦長(zhǎng) 機(jī)身（頭、尾）的主要幾何參數(shù)：總長(zhǎng)、長(zhǎng)細(xì)比 尾翼和面的位置與主要幾何參數(shù) 發(fā)短艙和起落架的布置參數(shù)第一輪高、低速選型風(fēng)洞試驗(yàn)，選擇方案，確定大參第二輪設(shè)計(jì)——大量的優(yōu)化主要部件和氣動(dòng)布局的優(yōu)化設(shè)主要部件的優(yōu)化設(shè)以CFD，進(jìn)行主要部件的氣動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)工作 基本機(jī)翼的優(yōu)化設(shè)計(jì) 增升裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì) 機(jī)身（頭、尾）的優(yōu)化設(shè)計(jì) 翼身組合體+發(fā)短艙的設(shè)計(jì) 機(jī)身尾段（包括尾翼）的設(shè)計(jì)。氣動(dòng)布局方案的設(shè)計(jì)在五大部件設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將第一輪氣動(dòng)布局方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)優(yōu)化，形成第二輪氣動(dòng)布局方案。第二輪高、低速選型風(fēng)洞氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)方案。第三輪設(shè)計(jì)——全機(jī)布局完善與驗(yàn)第三輪氣動(dòng)布局方案設(shè)計(jì)，是在第二輪的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總體氣動(dòng)布局的修改和完善。主要部件設(shè)計(jì)的根據(jù)第二輪高、低速選型風(fēng)洞試驗(yàn),總體氣動(dòng)布局調(diào)中、小部件的優(yōu)化設(shè) 機(jī)翼翼根、翼尖的修形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)優(yōu)化的。則翼梢小翼需要修形設(shè)計(jì)。 翼-身整流的優(yōu)化設(shè)計(jì) 起落架鼓包的優(yōu)化設(shè)計(jì) 進(jìn)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三輪高、低速選型風(fēng)洞試修改、完善氣動(dòng)布局方案。在上面工作基礎(chǔ)上，將第二輪氣動(dòng)布局方案進(jìn)行修改與完善，形成第三輪氣動(dòng)布局方案。方案凍在第三輪高、低速選型風(fēng)洞試驗(yàn),把總體氣動(dòng)布局方案確定之后。同時(shí)做全機(jī)高、低速測(cè)力試驗(yàn)，提供一輪比較全面、比較可靠的氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。進(jìn)行全面的性能、操穩(wěn)、載荷評(píng)估。如果基本滿足設(shè)計(jì)要求，總體氣動(dòng)布局方案凍結(jié)?？諝鈩?dòng)力學(xué)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的兩大任①氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)和部件氣動(dòng)②為各專業(yè)提供氣動(dòng)力原始這里主要講“①氣動(dòng)設(shè)計(jì)供氣動(dòng)力數(shù)據(jù)”放在以空氣動(dòng)力學(xué)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)①理（CFD②風(fēng)洞試驗(yàn)---設(shè)計(jì)和計(jì)算的驗(yàn)證。氣動(dòng)力數(shù)據(jù)的敲定。航空界的許多，尤其是一些老，特別強(qiáng)調(diào)風(fēng)洞試驗(yàn)只相信風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為工程估算和數(shù)值計(jì)算的數(shù)據(jù)都不可靠。甚至在氣動(dòng)布局方案設(shè)計(jì)階段，也要依靠風(fēng)洞試驗(yàn)。這種想法是比較保守的。本人認(rèn)為：①理論計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)只是兩種，只是工具。不同的任務(wù)、不同的時(shí)間，應(yīng)該使用不同的、合適的或工具。②時(shí)代不同了，科學(xué)技術(shù)在不斷前進(jìn)。當(dāng)前的CFD的計(jì)算軟件和計(jì)算機(jī)的計(jì)算容量和計(jì)算速度飛速發(fā)展，已經(jīng)與幾十年不能相所以，我在（640、西安（603）兩地，一再強(qiáng)調(diào)、呼吁“不能依靠風(fēng)洞試驗(yàn)搞氣動(dòng)布局方要充分發(fā)揮CFD機(jī)設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)時(shí)間做一期風(fēng)洞試驗(yàn)，從編制、確定試驗(yàn)任務(wù)書，模型設(shè)計(jì)、加工，準(zhǔn)備試驗(yàn)到數(shù)據(jù)分析、處理，提供使用，一般需要9個(gè)月，特別抓緊至少6個(gè)月。布局方案需要不斷分析，不斷變化，不斷前進(jìn)。幾十天，十幾天，甚至幾天就改進(jìn)一輪，風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)不可能跟得上方案的不斷變化。由此，必然產(chǎn)生兩個(gè)：①總是來不及，總是拖進(jìn)②方案設(shè)計(jì)不深入，不徹底，埋伏了不少問我們應(yīng)該學(xué)習(xí)歐、美航空先進(jìn)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)思路。1988.05.06-1990.12.28本人在MBB公司的中德聯(lián)合工程隊(duì)工作2個(gè)月，MC75飛機(jī)的總體氣動(dòng)布局方案從第1個(gè)演變到第個(gè)。從槳扇發(fā)變到渦扇，從尾吊短艙變到翼吊。他們西德有完善的氣動(dòng)數(shù)據(jù)體系，用數(shù)值計(jì)算輔以工程估算的方法3天提供一套比較完整的氣動(dòng)力原始數(shù)據(jù)。供氣動(dòng)數(shù)據(jù)的高、低速測(cè)力試2項(xiàng)，在飛機(jī)首飛從數(shù)據(jù)精度來目前采用CFD準(zhǔn)確度不高但是，CFD的數(shù)值計(jì)算的精確度很高，例如：風(fēng)洞試驗(yàn)的阻力系數(shù)精度能夠達(dá)到2～３unt就很好了，CFD的數(shù)值計(jì)算的精度到2～.３untCFD的數(shù)值計(jì)算分析方法被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)之中。7年RJ21700新支線客機(jī)在樣機(jī)中提出機(jī)頭駕駛艙前部空間壓抑狹小通風(fēng)窗框離頭部距離太近等問題，必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。飛機(jī)設(shè)計(jì)總體氣動(dòng)室氣動(dòng)設(shè)計(jì)組采用CD做51個(gè)不同外形的機(jī)頭中，選取了二個(gè)最佳的機(jī)頭。最后風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證，確定其中一個(gè)。風(fēng)洞試驗(yàn)不可能做1（或者最小阻力系數(shù)在C0=0.0040%30%C0ft=0.002420%往大的數(shù)量來估計(jì)，51個(gè)機(jī)頭的平均差量C0ft=0.00000942。小于這個(gè)平均值，肯定試驗(yàn)不出來。如果個(gè)別機(jī)頭的差別大510倍，ΔCD0ft0.00004710.0000942前風(fēng)洞試驗(yàn)的天平測(cè)量精度最高是ΔCD0.0001，一般給出的動(dòng)校精度ΔCD0.0003，機(jī)頭的最差量ΔCD0ft是動(dòng)校精度ΔCD的1/3。所以，風(fēng)洞試驗(yàn)談不上設(shè)計(jì)優(yōu)化，只可能是粗選設(shè)計(jì)深入與細(xì)需要特別的是以CFD進(jìn)行飛機(jī)氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的精細(xì)程度。還是以ARJ21-700的機(jī)頭設(shè)計(jì)作為實(shí)例。①初步方案選首先使用CFD得到10個(gè)前機(jī)身方案的壓力（見08，2-08機(jī)頭的壓力云圖（M＝0.78駕駛艙頂部激波的出現(xiàn)與上零縱線的外形密切相關(guān)，從風(fēng)擋的前點(diǎn)到駕駛艙頂部的過渡應(yīng)該比較緩和。圖2- 前機(jī)身上零縱線的比09，主風(fēng)擋與觀察窗的過渡區(qū)出現(xiàn)弱激波（見圖2-10圖2- 上零縱線修改后的壓力云 主風(fēng)擋曲面的修主風(fēng)擋在對(duì)稱面由直面改為單曲度大曲率曲面，然后曲率逐漸減小，與觀察窗平滑過渡（見圖1中紅線 圖2-11 修改后的過渡區(qū)弱激波也沒有了（見圖2-12圖2- 2G3方案壓力云圖（M＝0.78③整體流動(dòng)詳細(xì)檢消除了頂部和側(cè)窗的激波之后，從各個(gè)方位觀察機(jī)頭表面的流動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在觀察窗后下方還有一個(gè)較小的加速區(qū)域。顯示經(jīng)過該區(qū)域兩個(gè)截面壓力分布，確實(shí)有突變。請(qǐng)來外形設(shè)計(jì)的咨詢，回答是：這個(gè)區(qū)域的外形處理自己也不十分滿意。進(jìn)一步檢查，是二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)。于是再作精心修改，成為最后提交風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證的機(jī)頭外形（見圖213。圖2-132H3方案壓力云圖 ④設(shè)計(jì)結(jié)果重新設(shè)計(jì)的機(jī)頭（上圖3）與原來的機(jī)頭（見圖4）相比改善了駕駛艙的空間，而且從壓力云圖的比較可以看到，氣動(dòng)外形也比較光順。圖2- ARJ21原機(jī)頭壓力云圖（M＝0.78為什么需要這么認(rèn)真考慮外形的光順和流動(dòng)的平緩？——因?yàn)椴考臍鈩?dòng)設(shè)計(jì)不但在設(shè)計(jì)點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求，還需要在非設(shè)計(jì)點(diǎn)也具有良好的特性。新機(jī)頭的阻力肯定要比原機(jī)頭小。小多少？計(jì)算結(jié)果（見圖2-15）ΔCD0.0001可以看到在很大的迎角范圍都有這樣的- - - 圖2- M=0.78不同方案機(jī)頭阻力系數(shù)比別要小看這unt的減阻，它大致占整個(gè)機(jī)頭阻力的4～5%，對(duì)于氣動(dòng)設(shè)計(jì)是不容易的！而且，機(jī)頭整體外形的光順對(duì)于其它非設(shè)計(jì)點(diǎn)飛行都有較好的適應(yīng)性，圖中可以看到，在較大的迎角范圍，都有這樣的減阻收益。飛機(jī)型號(hào)的系列發(fā)展是在它首飛上天之后的事，似乎與新型的總體氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)沒有多大關(guān)系。實(shí)際上，氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)這個(gè)型號(hào)的系列發(fā)展思路。因此，本節(jié)對(duì)國(guó)內(nèi)、外幾型有代表性的飛機(jī)之系列發(fā)展情況進(jìn)行分析，試圖從中找出一些規(guī)律，以便為我國(guó)飛機(jī)的系列發(fā)展提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。四型戰(zhàn)斗機(jī)的系列發(fā)展比較長(zhǎng)，名聲比較大的飛機(jī)，都有幾個(gè)或十幾個(gè)改型?，F(xiàn)列舉國(guó)內(nèi)、外四個(gè)發(fā)展比較成功的典型飛機(jī)分別予以介紹。F-16飛機(jī)的系列F-16是通用動(dòng)力公司研制的單發(fā)單座輕型戰(zhàn)斗機(jī)，是圖2- 該機(jī)體1974年首飛到年底，共生產(chǎn)了3900多架，總訂貨量己超過4000架。在這24改進(jìn)和發(fā)展計(jì)17種(見圖2-20其中F-16A還經(jīng)過年和1991-1996年的多次改進(jìn)27飛機(jī)的系列發(fā)展27是前設(shè)計(jì)局研制的單座雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)。執(zhí)行截?fù)?、低空突防、發(fā)射亞音速巡航等任務(wù)。還可作為超音速轟炸機(jī)，作轟炸、、海土巡邏和艦艇護(hù)航之用。圖2- Su-27雙發(fā)單座重型戰(zhàn)斗該機(jī)1969年開始研制，1977年首飛，1982年批生產(chǎn)，1985性能和優(yōu)良的機(jī)動(dòng)能力，從27、30,33、34，一直發(fā)展到35和蘇37(見圖2-21)。“幻影”2000飛機(jī)的系列發(fā)“幻影”(Mirage)2000是法國(guó)飛機(jī)制造公司研制的單座單發(fā)輕型超音速戰(zhàn)斗機(jī)，是法國(guó)20世紀(jì)80年代中后期的主力戰(zhàn)圖2- 幻影2000N單發(fā)單座輕型戰(zhàn)斗該機(jī)超音速阻力小，大迎角抖振小。結(jié)構(gòu)重量輕，剛度好空間大，儲(chǔ)油多。裝有高推重比的渦扇發(fā)和先進(jìn)的電子設(shè)備，是典型的第三代戰(zhàn)斗機(jī)。自92年11月0日首架生產(chǎn)型上天以它也有十多個(gè)改進(jìn)型別(見圖2-22)。殲七飛機(jī)的系列發(fā)殲七是由1所在Mu-1的基礎(chǔ)上仿制設(shè)計(jì)沈陽飛機(jī)制造公司和飛機(jī)工業(yè)公司生產(chǎn)的單座單發(fā)超音速戰(zhàn)斗機(jī)。主要用于防空，并具有一定的對(duì)地能力。圖2- 殲七單發(fā)單座超音速戰(zhàn)斗該機(jī)4年開始試制，6年首飛，7年定型批生產(chǎn)。它是特點(diǎn)是:尺寸小，重量輕，機(jī)動(dòng)性好，近戰(zhàn)火力強(qiáng)，使用簡(jiǎn)便。其改進(jìn)與發(fā)展見圖2。圖2- 圖2- 蘇-27飛機(jī)的系列發(fā)圖2- “幻影”2000的系列發(fā)圖2- 典型飛機(jī)系列發(fā)展的啟但分析歸納有4個(gè)原因、4種類別或4大步驟。彌補(bǔ)原型機(jī)的任何一種飛機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)不可能沒有缺陷。一旦首飛上天，各種問題一一出來。因此，在批生產(chǎn)和裝備之前，迫F6到FA0到幻影0C從殲七到殲七、殲七II都是如此。挖掘原型機(jī)的揮飛機(jī)的綜合能力，但又不可能做到最最充分的利用和發(fā)揮。在飛機(jī)上天之后會(huì)逐漸發(fā)現(xiàn):對(duì)機(jī)翼、機(jī)身以及其他部件稍做改進(jìn)就能較大地提高某些能力。于是一次又一次地挖掘、一次又一次地改進(jìn)。例如:單座改雙座，加大機(jī)翼面積，改進(jìn)增升效率，增加機(jī)身容量換裝大推力的發(fā)增加的點(diǎn)更新機(jī)載設(shè)備等