基本介紹
- 中文名：氣動布局設計
- 外文名：aerodynamic design
- 所屬領域：航空航天
- 設計對象：飛彈、飛機、太空梭等
- 飛彈設計內容：進氣道、翼面等
- 飛機設計內容：機翼、機身參數等
設計內容（飛彈）,進氣道的外形和位置設計,翼面的外形及布局設計,目的與任務（飛彈）,設計內容（飛機）,形式選擇,
設計內容（飛彈）
進氣道的外形和位置設計
進氣道既是推進系統的組成部分又是飛彈的組成部分，其功用是提供發動機工作所需的空氣流量，從全彈氣動外形設計的角度，進氣道的外形和位置設計應在滿足發動機工作的條件下，儘量減小外阻，對全彈的氣動特性無不良影響，設計要求應相對簡單，質量小，可靠性和經濟性好。進氣道的位置主要有頭部進氣、下頜進氣、腹部進氣、兩側進氣、背部進氣和X形進氣等。
翼面的外形及布局設計
(1)翼而的外形設計
翼面包括彈翼、尾翼和舵面，是飛彈產生升力、側力和控制力矩的主要部件，其阻力占全彈阻力的20%～50%，翼面的外形設計包括剖面設計和平面形狀設計。彈翼的外形設計應能產生足夠的過載，並且阻力要儘可能小，同時在彈翼幾何外形之內必須提供足夠的空間滿足結構設計要求。尾翼的作用主要是凋整全彈的靜穩定性，在外形設計上與彈翼的要求基本一致，其失速迎角應稍大於彈翼。舵面的作用主要是提供飛彈的控制力矩，存外形設計卜．應與飛彈的靜穩定’障相匹配，合理地安排舵軸位置，使鉸鏈力矩儘可能小。
(2)翼面的布局設計
翼面的周向布置形式主要有兩種，一種是面對稱布置方案，即飛彈存在一個對稱面，空氣動力相對該平面具有對稱性，如一字形彈翼；另一種是軸對稱布置方案，主要有十字形和x字形等。採用面對稱布置的優點是質量小，升阻比大，有利於增加航程，缺點是側向力過載能力小，一般採用BTT控制．通過彈體傾斜利用法向力的側向分量產生側向過載，對航向機動的指令反應較慢；軸對稱布置的優點是升力和側力基本一致，飛彈在各個方向上的過載能力相同，不需要彈體傾斜就可快速地產生側向過載，適於在各方向上機動性要求較高的飛彈，缺點是質量較大，升阻比較小。
目的與任務（飛彈）
氣動布局研究的目的不僅是確定當前型號的具體外形，重要的是根據型號的發展過程中已存在的各種問題和預計型號發展前景中可能遇到的一些問題，結合空氣動力學研究的新進展，發現的新規律，從發揮空氣動力性能的優勢出發，提出一些能解決各種矛盾的基本氣動構型或某些特殊部件，通過實驗研究、理論汁算和數值求解等方法分析和驗證這些新構型、新部件的。苫氣動力性能，為空氣動力設計人員、總體設計人員提供一個可供選擇的氣動外形。
飛彈氣動布局研究飛機氣動布局研究有本質的差別，主要有兩個方面：一方面，飛彈是尢人駕駛飛行器，不受人的生理極限的限制，因此飛彈琶行允許的速度範圍、加速度範圍、迎角範圍、熱環境、振動環境等比飛機所允許的範圍寬得多，這開闊了氣動布局的領域，同時也增加了氣動布局中研究的因素和難度；第二方面，飛彈是一次性使用的武器．故多採用極限設計，外形和結構方式力求簡單，工藝性能好、質量小，從而使飛彈研製周期縮短，成本降低。
一般飛彈的設計分為三個階段：①概念設計，即基於任務需求，確定飛行器的初始外形；②初步沒計，即確定主要的結構、外部形狀、飛行器配置和尺寸；③詳細設計，確定飛行器的其他具體布局。飛彈的性能和成本幾乎總是在前兩個設計階段確定。作為一般的規則，結構特性更大程度卜由飛彈內部部件的布局決定，而飛彈的外部形狀則直接影響其性能，且氣動設計是冕穿於整個過程的。因此，在初始慨念設計階段，確定飛彈的氣動外形是飛彈設計需解決的重要問題之一。
設計內容（飛機）
依據使用方主管部門立項批覆或契約對飛機的戰術技術要求，進行氣動布局設計，選擇滿足要求的氣動布局方案。氣動布局設計的主要工作有：
①氣動布局形式選擇；
②機翼平面形狀和參數選擇；
③機身外形和參數選擇；
④翼身組合體研究與選擇；
⑤尾翼(含前翼)的位置、平面形狀和參數選擇；
⑥確定外掛布局；
⑦確定和匹配全機氣動力焦點和重心後極限；
⑧氣動布局最佳化和一體化綜合設計；
⑨氣動布局計算分析；
⑩風洞試驗。
形式選擇
氣動布局形式選擇應包括：
①深入研究飛機戰術技術指標要求，進一步明確氣動力設計要求；
②對可行性論證階段已能較好滿足要求的1～2種(不超過3種)布局形式進行布局參數的調整和完善；
③進行布局參數可行性總體協調；
④進行布局形式選擇的CFD計算；
⑤進行布局形式選擇的風洞試驗；
⑥經過分析、評估，給出滿足飛機戰術技術指標要求的布局形式。
