飛機氣動設計分析報告

.飛機氣動設計分析——由圖-22MB-1B淺析現代超音速轟炸機設計SYXXXXXXXXX一、超音速轟炸機簡介國B-17、B-29為代表的全金屬四發(fā)重型轟炸機的消滅是轟炸機進展到水平的895000公里上下。戰(zhàn)后，航空進入噴氣時代，轟炸機也不例外，在現代噴氣式轟炸機問世以來的50多年里，轟炸機的進展已經經受了三個明顯的階段〔1所示：1噴氣式轟炸機進展的三個階段第一階段是上世紀60、70年月消滅的亞音速噴氣式轟炸機，以蘇聯圖-16〔我國轟六的原型V轟炸機()B-47和B-52等為代表。這一時期，飛機設計上的主要特點是以噴氣動力取代螺旋槳動的亞音速轟炸機在各國空軍服役。.頁腳...其次階段是上世紀70、80年月消滅的超音速轟炸機。超音速轟炸機往往承受了B-58轟炸機遇到的速度與航程B-1B和蘇聯圖-160、圖-22M等。超音速戰(zhàn)略轟炸機的消滅使得戰(zhàn)略轟炸機的突防力量大大增加，打擊力量也相應提高。B-2一種。突防區(qū)域時以略高于1〔1.1-1.5〕如B-1B本身所具有的肯定的隱身力量躲避雷達跟蹤，依靠高速和防空系統反響這使得超音速轟炸機消滅初期遇到了瓶頸，美國的B-58轟炸機〔圖2所示〕具不約而同地，幾乎全部的超音速轟炸機都承受了可變后掠翼的氣動布局。.頁腳...圖2 B-58轟炸機下面，本文將對圖-22MB-1B兩種超音速轟炸機的氣動設計進展分析，探求二者氣動設計上的異同。二、圖-22M的氣動設計分析機型簡介-22“眼罩”根底上進展了極3中的是最型的圖-22M3。圖-22M和圖-22的改進之處主要是承受了可變后掠翼，改用楔外形二元進氣口以及更換了發(fā)動機，轉變了發(fā)動機的安裝位置。圖-22M既可以進展戰(zhàn)離快速奔襲，攻擊美國航空母艦編隊。目前圖-22M3是俄羅斯戰(zhàn)略轟炸及反艦艇作戰(zhàn)核心組成局部之一，我國也曾有意向引進該型飛機。圖3 圖-22〔左〕和圖-22M〔右〕.頁腳...以下是圖-22M的具體參數。42.46米；翼展(20°)34.30米，(65°)23.30米；機高11.08165124000千克；燃油重量53560千克；0高空7海9000公里；19201250～14504人。以下圖是圖-22M3轟炸機的三視圖。圖4 圖-22M3轟炸機三視圖氣動設計分析整體布局圖-22M承受可變后掠翼正常式布局，下單翼，機翼內段固定為翼套，外段可變T.頁腳...主起落架向內收入機腹內。前起落架為雙輪。機翼圖-22M機翼為懸臂式下單翼，最大的特點便是可變后掠，外翼段后掠角可變，2065420305065°。音速遠距離巡航飛行；50°后掠角模式用于超低空突防時使用；而60°后掠角模式則是在超音速巡航時使用。另外，如圖5所示，其機翼轉軸較靠外，位于最小后掠角時的33%60°，這種設計雖然掠角，惡化了低空高速區(qū)域的性能。圖5 圖-22M的可變后掠機翼圖-22M機翼可動段的前緣有全翼展前緣縫翼，后緣外段有較小的副翼，內段設有分為三段的單縫富勒襟翼。由于圖-22M為超音速飛機，機翼相對厚度較小，因此僅有.頁腳...前面有一組擾流片，一對面積很大的富勒單縫襟翼裝于翼套后緣，偏轉角可達60高圖-22M6所示的是圖-22M增升裝置所在位置。機翼很薄，外翼壁板撓性很大，在空中小后掠角時有明顯的形變，在圖6中也可以看到。圖6 圖-22M的增升裝置7掠角較小時造成不良影響，使內外段機翼的流淌相對獨立。類似的設計在蘇-22攻擊機上也可以找到。7翼套末端的翼刀〔白框處〕機身.頁腳...圖-22M的機身為一般半硬殼構造，進氣道前的機身截面為圓形，機頭有一個大的橢圓形介電材質雷達罩。進氣道為楔形二元進氣道，位于機身兩側，進氣道之中段機身沒有超音速飛機上常見的蜂腰外形。兩臺發(fā)動機并列裝于后機身。圖-22M-22M28II上的矩形F-15上的楔形進氣道，最終圖-22M3選擇了楔形進氣道能轉變?yōu)閴毫?，使空氣減速，提高進氣效率。圖8 圖-22M2與圖-22M3的比照，留意進氣道的區(qū)分以下圖所示為圖-22M轟炸機各典型站位的機身截面，右側為機頭，左側為機尾。圖9 圖-22M轟炸機各典型站位的機身截面.頁腳...本文認為圖-22M的機身在氣動設計上有肯定的缺陷：這應當屬于蘇聯設計師的當時設計力量及設計重點方向的問題。-22M的機翼與機身之間毫無過渡〔0所示產生較大的干擾阻力。10圖-22M的機翼與機身之間毫無過渡另外，就隱身方面考慮，圖-22M的機身也是格外不利的。幾乎全部的側向垂直散射，二者極大地增加了RCS。不過當時蘇聯人設計圖-22時根本沒有考慮飛機的隱身力量，僅僅強調超音速飛行力量。尾翼10中也可看出，圖-22MT型尾翼，平尾位于后機身下方，為范圍飛行，兼顧配平力量，平尾翼型為一負彎度翼型。另外，圖-22M的垂尾面機身中段，彎折處可以在側滑.頁腳...角較大時產生脫體渦增加方向舵舵效。機型總結圖-22M轟炸機是蘇聯純粹為設計出一型有威懾力的超音速轟炸機而設計的蘇聯人通過圖-22M積存的閱歷成功研制了更具有威懾力也在各方面更為成功的圖-160轟炸機，這也是圖-22M存在的意義所在。三、B-1B的氣動設計分析機型簡介B-1B轟炸機〔11〕70年月的可變后掠翼超60A。9423日。6年6B－1B是目前世界上威力最強大的戰(zhàn)略轟炸機，由于在各國現役的戰(zhàn)略轟炸機中，B－1B在巡航速度、航程、有效載荷和爬升性能等各種技術指標都有較大的優(yōu)勢。.頁腳...圖11 B-1B轟炸機以下是B-1B轟炸機的具體參數。44.81米；機高10.36米；翼展(全開放)41.67米，(全后掠)23.84米；機翼面181.2087090216365千克；載彈量〔內部9〔外部〕20千克；最大平飛速度〔高空5〔海平面5馬赫；巡航速度7馬赫；作戰(zhàn)半徑3千120234人。12B-1B轟炸機的三視圖。圖12 B-1B轟炸機三視圖氣動設計分析整體布局B-1B的氣動布局格外先進，承受翼身融合體布局，使大邊條后掠下單翼與瘦長空氣阻.頁腳...與圖-22一樣的可變后掠翼布局，裝備四臺發(fā)動機的發(fā)動機短艙位于翼套下方。主起落架向內收入機腹內。前起落架為雙輪，向前收起。機翼15°到67.5°，可在152555°和67.515°用于起飛，25°用于上升及巡航，55°或67°用于低空突防高速沖刺。這四種后掠角以外的機翼位置不允許用于連續(xù)機動飛行，因此當飛行員要把機翼后掠角從25°轉為55°時，中間必需不停-22M也是類似的。B-1B機翼后緣根部被切掉以避開最大后掠時與翼套之間的干預，而在圖-160上，這90度作為垂直安定面使用。勒襟翼，如圖13所示。盡管每個襟翼都有單獨的液壓機構，但相互之間都有機械連接以一同動作。機翼前緣有全展長縫翼，分為7段。機翼上外表就在外側4片襟翼前方有一組4近似。B-1B的機翼與F-14類似，沒有副翼，擾流板協作差動平尾一起掌握飛機抬起以降低機翼升力。.頁腳...圖13 B-1B后緣簡單的6組富勒襟翼與4組擾流板系統機身B-1B機身的最大特點便是光滑的翼身融合體構形。一般的飛機如前面提到的圖-22M是明顯得由機翼與機身兩個部件接合而成的。在機翼與機身的交接處，機面角，翼身融合體也有助于減小飛機的雷達散射截面積，改善隱身性能，B-1B1平方米。另外B-1B-22MB-1B機身內有相對更大的空間容納彈艙，并使機身外形更加流線化。以下圖所示是B-1B的機身各截面截面圖，可以清楚地看到其翼身融合體構形。.頁腳...14B-1B的機身各截面截面圖另外，B在機頭座艙前方兩側下方各有一片導向翼面〔5所示，蕩，B-1B的前機身較為瘦長，簡潔形成非對稱渦造成振蕩力和力矩。B-1B可以供給數據，操縱導向翼面和方向舵實時偏轉來抵消湍流的影響。圖15 B-1B機頭兩側的導向翼面尾翼.頁腳...B-1B尾翼承受十字形尾翼，平尾位置較高，目的是遠離發(fā)動機射流。垂尾是一〔如圖16所示20°。平尾和垂尾外表為復合材料，大梁由高強度鈦合金制造。圖16 B-1B的十字全動平尾及三片方向舵的位置機型總結B-1B的氣動設計相當成功，其翼身融合體設計在提高升阻比，增大全機有效載荷的同時到達了減小雷達散射截面積的目的。協作隱身涂料，B-1B的戰(zhàn)場突襲力量相當高。另外，B-1B得益于優(yōu)秀的飛控計算機和機頭導向小翼之類的特別操縱面，還具備較好的低空性能，使其在低空利用地形飛行時更易操控。B-1B的可變后掠機翼的可動段面積比例要高于圖-22M，更充分地發(fā)揮了可變后掠翼本文分析了圖-22MB-1B兩種超音速轟炸機的氣動設計特點，對超音速轟炸機