行初步選擇時,對于不同的飛機所考慮的側重點是不同的。對于低速飛機的機身,通常主要按
照其內部裝載的需要以及連接安裝機翼等其他部件的要求進行設計,同時考慮按氣動力的要
求,對其外形進行適當的修正;而對于高速飛機,尤其是超音速飛機則應著重考慮氣動外形的
要求,同時協調內部裝載以及連接其他部件的問題。
一、機身的主要幾何參數
飛機機身外形的主要幾何參數是其總長度和其最大橫截面積。在進行參數選擇時,
還經常用到這兩個幾何參數的比值所構成的相對參數——機身的長徑比
身L 身S
身λ 。
身
身
身d
L
λ = (6.21)
其中, 對于圓形截面的機身即為機身的最大直徑,對于非圓截面的機身,則是其最大
橫截面積的當量直徑。
身d
π
4 max 身
身
S
d = (6.22)
從式(6.21)和式(6.22)可知, 身λ 是一個無量綱的相對參數,有時,為了參數選擇和分析
問題的方便,常把復雜的機身劃分為前、中、后三段,如圖6.25 所示。
圖6.25 機身外形分段
這樣,機身頭部的長徑比身頭頭λ = L / d ,尾部的長徑比尾尾尾λ = L / d ,即是進行機身頭部
和尾部外形設計時的主要幾何參數。
長徑比身λ 是機身一個很重要的幾何參數,它代表了機身幾何外形最主要的特征,對機身
的氣動阻力和機身結構等方面的特性都有直接的影響。身λ 對氣動阻力的影響是很明顯的,機
身的阻力由壓差阻力、摩擦阻力和波阻組成,此三部分阻力的阻力系數與機身長徑比的關系如
圖6.26 所示。
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圖6.26 Cx ~ λ身曲線 圖6.27 不同M 數的身Cx ~ λ 曲線
可知機身的壓差阻力和波阻,隨身λ 的增大而降低,但摩擦阻力則有可能增加。此外,整
個機身的阻力系數還與飛行M 數有關,如圖6.26 所示。
圖6.27 的曲線說明,當飛行M 數較低時,由于沒有波阻的出現或者是波阻在機身總阻力
中所占的比例較小,所以采用長徑比較小的機身有利。圖6.27 表明,當M =0.6 時,選用身λ =3.5
的機身最有利。隨著飛行M 數的提高,則應采用較大的身λ ,當M =0.9 時,則以身λ =6.5 最
為有利。總之,可以看出,對應一定的飛行M 數,從減小氣動阻力的角度來說,存在一個最
有利的長徑比, 身λ 過大或過小都會引起氣動阻力的增加。
二、機身幾何參數的初步選擇
(一)機身長徑比身λ 的選擇
前面已經簡要地分析了機身的長徑比身λ 對機身氣動阻力的影響,這是選擇機身參數時必
須考慮的問題。因此,在進行機身參數選擇時,通常第一步工作就是根據所給定的飛機性能要
求,按氣動阻力最小的原則,選定合適的機身長徑比身λ 。當然僅按氣動力的要求來選定機身
的參數是不全面的,還需要考慮其內部的容積、結構和重量等方面的特性。因此,在進行初步
方案設計時,一般是首先按氣動方面的要求,參照同類飛機的統計數據,選取身λ 的初值,做
為進一步參數選擇的基礎。待機身的各主要幾何參數選定后,再重新對其身λ 值進行修正。
按飛機的飛行速度范圍,機身及其頭部和尾部長徑比的取值范圍如表6.7 所示。
表6.7 給出了身λ 的一般取值范圍,由于飛機的用途不同, 身λ 的差別可能很大,有可能
超出這個范圍。例如,一些裝活塞式發動機的輕型飛機, 身λ =4~5 或更;對超音速的殲擊
機,不僅要考慮超音速情況,同時還要考慮其亞音速巡航的情況,象美國的F-15 等飛機,還
要考慮安裝大直徑的渦輪風扇發動機的需要等等,其身λ 均在8~10 之間;旅客機機身的長徑
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比則應主要按客艙布置的需要而定。
表6.7 機身長徑比的統計值
長徑比 低速飛機(M≤0.7) 高亞音速飛機(M=0.8~0.9) 超音速飛機
身λ 6~9 8~13 10~20
頭λ 1.2~2.0 1.7~2.5 4~6
尾λ 2~3 3~4 5~7
(二)機身最大橫截面及機身長度的確定
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