飛機氣動布局設計

《飛機氣動布局設計》是1997年航空工業出版社出版的一本書籍，書籍的作者是方寶瑞、李天、余松濤、喬志德、趙國強、張仲寅、邵箭、丁文慧。

基本介紹

• 中文名：飛機氣動布局設計
• 作者：方寶瑞;李天;余松濤 等
• 出版社：航空工業出版社
• 出版時間：1997年6月
• ISBN：7800469379

內容簡介

本書對飛機氣動布局設計進行全面介紹，內容包括：（1）飛機部件和氣動外形的設計，如機翼、尾翼、機身、翼型、增升裝置、外掛布局等；（2）飛機布局形式的論述和比較，如有尾布局、無尾布局、鴨式布局、變後掠機翼、前掠機翼、三翼面布局等；（3）綜合性的氣動設計問題，如旋渦空氣動力的套用、大迎角氣動設計、進氣道和噴管與機體的綜合設計、隱身氣動設計等；（4）專題討論，如民用運輸機的氣動布局、計算流體動力學在氣動布局設計中的套用等。

目錄

第1章 緒論

1.1 飛機設計

1.1.1 飛機設計的內容和階段

1.1.2 設計要求

1.1.3 概念設計

1.1.4 初步設計

1.1.4.1 方案設計

1.1.4.2 打樣設計

1.1.5 詳細設計

1.1.6 原型機製造

1.1.7 試飛和成批生產

1.1.8 使用和改進改型

1.2 飛機氣動布局設計

1.2.1 氣動布局設計的內容

1.2.1.1 氣動布局形式

1.2.1.2 機翼設計

1.2.1.3 機身設計

1.2.1.4 穩定面設計

1.2.1.5 操縱面設計

1.2.1.6 進氣道與機體的綜合設計

1.2.1.7 噴管與後體的綜合設計

1.2.1.8 外掛物布局

1.2.1.9 隱身氣動外形設計

1.2.2 提高飛機性能的氣動布局措施

1.2.2.1 減少摩擦阻力

1.2.2.2 減少波阻

1.2.2.3 減少誘導阻力

1.2.2.4 減少配平阻力

1.2.2.5 增加升力線效率

1.2.2.6 提高最大升力係數

1.2.2.7 提高升阻比

1.2.2.8 改善大迎角氣動特性

1.2.2.9 改善起飛著陸性能

1.2.2.10 隱身性對氣動外形要求

1.2.2.11 減輕結構重量

1.2.3 氣動布局設計與氣動布局設計師

1.3 本書的特點

1.4 內容安排

參考文獻

第2章 機翼的氣動力設計

2.0 符號表

2.1 引言

2.2 機翼後掠角影響

2.2.1 展弦比2.0的機翼

2.2.2 展弦比3.0的機翼

2.2.3 展弦比4.0的機翼

2.3 展弦比影響

2.3.1 平直機翼

2.3.2 後掠機翼

2.3.3 三角機翼

2.4 尖削比影響

2.4.1 平直機翼

2.4.2 後掠機翼

2.5 翼型選擇的一些問題

2.5.1 尖頭和圓頭翼型

2.5.2 翼型的相對厚度和彎度

2.5.3 戰鬥機翼型選擇的分析

2.5.4 超臨界翼型

2.5.4.1 跨音速飛機技術計畫

2.5.4.2 超臨界機動戰鬥機方案

2.6 後掠機翼設計的一些問題

2.6.1 後掠機翼的激波和前緣分離渦

2.6.2 後掠機翼的“上仰”

2.6.2.1 翼刀

2.6.2.2 前緣縫翼

2.6.2.3 克魯格襟翼

2.6.2.4 前緣下垂（前緣襟翼）

2.6.2.5 前緣鋸齒

2.6.3 雙後掠機翼

2.6.3.1 展弦比和內外翼後掠角的影響

2.6.3.2 外翼後掠角的影響

2.6.3.3 雙後掠機翼與其他機翼形式的比較

2.6.4 曲線前緣機翼

2.7 三角機翼設計的一些問題

2.7.1 前緣錐形扭轉

2.7.2 前緣分離旋渦

2.7.3 三角機翼超音速設計的某些問題

2.7.3.1 前緣吸力

2.7.3.2 翼型最大厚度位置

2.7.3.3 升力線斜率

2.7.3.4 誘導阻力

2.7.3.5 上下翼面的升力分配

2.8 超音速巡航和機動的機翼設計的一些問題

2.8.1 超音速運輸機

2.8.2 超音速巡航戰鬥機

2.8.3 提高機翼超音速效率的措施

2.8.3.1 前緣吸力和機翼扭轉設計

2.8.3.2 超臨界橫流

2.8.3.3 前緣渦襟翼

2.9 一些戰鬥機機翼設計的分析

2.9.1 F-104戰鬥機

2.9.2 F-4戰鬥機

2.9.3 F-15戰鬥機

2.9.4 F-16戰鬥機

2.9.5 YF-17/F-18戰鬥機

2.9.6 米格21和蘇7戰鬥機

2.10 計算流體動力學在機翼設計中的套用

2.10.1 高機動技術驗證機（HIMAT）

2.10.1.1 設計要求

2.10.1.2 CFD設計程式和方法

2.10.1.3 氣動力設計

2.10.1.4 機翼的氣動彈性剪裁設計

2.10.2 “獅”（LAVI）戰鬥機

2.10.2.1 機翼設計

2.10.2.2 前緣襟翼最佳化設計

2.10.2.3 鴨面最佳化設計

2.10.2.4 風洞試驗驗證

2.10.3 機翼彎扭設計升力係數研究

2.10.4 F-22戰鬥機

2.10.4.1 面元法的套用

2.10.4.2 歐拉/N-S方法的套用

2.11 結束語

參考文獻

第3章 旋渦空氣動力的套用

3.0 符號表

3.1 引言

3.2 機翼邊條

3.2.1 邊條外形和大小的影響

3.2.1.1 YF-17和YF-16的經驗

3.2.1.2 邊條幾何外形影響

3.2.2 邊條外形設計

3.2.2.1 設計方法

3.2.2.2 邊條外形對邊條渦破裂位置的影響

3.2.2.3 邊條外形對邊條效率係數的影響

3.2.2.4 結束語

3.2.3 邊條與機翼的干擾及邊條與鴨面的比較

3.2.3.1 機翼平面形狀對邊條的影響

3.2.3.2 邊條的干擾作用

3.2.3.3 機翼彎曲扭對邊條的影響

3.2.3.4 邊條與鴨面的比較

3.2.4 M數影響

3.2.5 邊條機翼的壓力分布和流態

3.2.5.1 壓力分布

3.2.5.2 流態

3.2.6 邊條對橫側氣動特性的影響

3.2.6.1 邊條大小影響

3.2.6.2 機翼後掠角影響

3.2.6.3 其他

3.2.7 鉸接邊條

3.2.7.1 鉸接邊條的概念

3.2.7.2 邊條對稱下偏

3.2.7.3 邊條非對稱下偏

3.3 前緣渦襟翼

3.3.1 機翼前緣後掠角Λ<subscript>0</subscript>≥70°

3.3.1.1 前緣渦襟翼的形狀、偏度和其他參數的影響

3.3.1.2 分段式渦襟翼

3.3.1.3 雙摺式渦襟翼

3.3.2 機翼前緣後掠角Λ<subscript>0﹤/subscript＞﹤70°

3.3.2.1 前緣渦襟翼的形狀、偏度和其他參數的影響（Λ<subscript>0</subscript>=60°）

3.3.2.2 渦襟翼在F-106戰鬥機上的驗證

3.3.2.3 中等後掠機翼

3.3.3 雙後掠機翼

3.3.4 渦襟翼的分離再附著線

3.3.5 渦襟翼與機翼邊條的比較

3.4 升力面的吹氣旋渦控制

3.4.1 機翼展向吹氣

3.4.1.1 44°後掠機翼

3.4.1.2 機翼平面形狀的影響

3.4.1.3 三角機翼和平面直機翼戰鬥機方案

3.4.2 後緣襟翼展向吹氣

3.4.3 邊條和鴨面展向吹氣

3.4.3.1 邊條展向吹氣

3.4.3.2 鴨面展向吹氣

3.4.4 機翼展向吹氣與邊條、前後緣襟翼的比較和綜合套用

3.4.4.1 邊條

3.4.4.2 前緣襟翼

3.4.4.3 後緣襟翼

3.5 機頭旋渦控制

3.5.1 機頭邊條

3.5.1.1 機頭邊條的作用

3.5.1.2 機頭邊條長和寬度的影響

3.5.1.3 三角形機頭邊條

3.5.1.4 可控機頭邊條

3.5.2 機頭吹氣

3.5.3 螺旋絆線

參考文獻

第4章 鴨式布局

4.0 符號表

4.1 引言

4.2 遠距鴨面

4.2.1 縱向氣動特性

4.2.1.1 機翼平面形狀的影響

4.2.1.2 鴨面平面形狀的影響

4.2.1.3 鴨面大小的影響

4.2.1.4 增加鴨式布局抬頭力矩的措施

4.2.1.5 鴨面操縱與機翼後緣操縱的組合

4.2.2 橫側氣動特性

4.2.2.1 垂尾位置和大小的影響

4.2.2.2 機翼平面形狀的影響

4.2.2.3 機翼上下位置的影響

4.2.2.4 鴨面平面形狀的影響

4.2.2.5 機頭邊條影響

4.2.3 鴨式與其他布局形式的比較

4.2.3.1 鴨式布局與正常布局的比較

4.2.3.2 鴨式布局與無尾布局的比較

4.3 近距鴨面

4.3.1 小展弦比機翼

4.3.1.1 鴨面上下位置和機翼平面形狀的影響

4.3.1.2 鴨面後掠角和上下反角的影響

4.3.1.3 鴨面邊條的影響

4.3.1.4 鴨面和鴨面襟翼的操縱效率

4.3.1.5 橫側特性

4.3.1.6 鴨面和機翼的旋渦流態

4.3.2 中等展弦比機翼

4.3.2.1 機翼平面形狀的影響

4.3.2.2 鴨面平面形狀的影響

4.3.2.3 鴨面位置的影響

4.3.2.4 鴨面大小的影響

4.3.2.5 鴨面偏度的影響

4.3.3 抖振特性

4.3.3.1 小展弦比機翼鴨式布局

4.3.3.2 中等展弦比機翼鴨式布局

4.3.4 鴨式與其他布局形式的比較

4.3.4.1 中等展弦比機翼

4.3.4.2 小展弦比機翼

4.3.4.3 通用研究模型

4.3.4.4 變後掠先進戰鬥機方案

4.3.4.5 跨音速高機動性戰鬥機方案

4.3.4.6 結束語

參考文獻

第5章 變後掠機翼

5.0 符號表

5.1 引言

5.1.1 簡要發展歷史

5.1.2 變後掠機翼的基本氣動力特性

5.2 變後掠機翼轉軸位置的選擇

5.3 變後掠機翼的翼套及扇翼

5.3.1 變後掠機翼的翼套

5.3.2 翼套扇翼

5.4 變後掠機翼的前緣襟翼、縫翼和後緣襟翼

5.4.1 前緣襟翼和前緣縫翼

5.4.2 後緣襟翼

5.5 變後掠飛機的橫向操縱

5.5.1 擾流板

5.5.2 差動平尾與擾流板組合

5.6 變後掠規律

5.7 變後掠過程中飛機的動態回響

5.8 典型變後掠飛機F-14的分析

5.8.1 F-14飛機概況

5.8.2 F-14飛機的氣動布局

5.9 可變斜機翼

參考文獻

第6章 增升裝置

6.0 符號表

6.1 引言

6.2 無限翼展機翼的增升裝置

6.2.1 分段機翼的流動特性

6.2.2 帶後緣襟翼的翼型空氣動力特性

6.2.3 在NACA翼型上配置最佳的雙縫襟翼的風洞試驗結果

6.2.4 後緣襟翼幾何參數對翼型氣動特性的影響

6.3 有限翼展機翼的增升裝置

6.3.1 機翼後掠角對增升裝置效率的影響

6.3.2 機翼展弦比對增升效率的影響

6.3.3 機翼平面形狀對增升裝置效率的影響

6.4 後緣襟翼的設計

6.4.1 小展弦比機翼的後緣襟翼幾何參數的影響

6.4.2 增升裝置引起的機翼升力係數增量的估算方法

6.4.3 中等展弦比後掠機翼的各種後緣襟翼效率的比較

6.4.4 幾種常用後緣襟翼設計參數的選取實例

6.4.5 常用的動力增升裝置

6.4.5.1 弦向吹氣襟翼

6.4.5.2 展向吹氣襟翼

6.4.6 綜述

6.5 前緣襟翼的設計

6.5.1 前緣機動襟翼

6.5.1.1 前緣機動襟翼的減阻效果

6.5.1.2 前緣機動襟翼參數變化的影響

6.5.1.3 機翼邊條對前緣機動襟翼的影響

6.5.1.4 機翼平面形狀對前緣機動襟翼的影響

6.5.1.5 前緣機動襟翼對其他方面的影響

6.5.2 前緣機動縫翼

6.5.2.1 前緣機動縫翼的參數選擇

6.5.2.2 前緣縫翼設計實例

6.6 前緣和後緣機動襟翼的綜合使用

參考文獻

第7章 尾翼的布置和設計

7.0 符號表

7.1 引言

7.2 平尾設計

7.2.1 平尾的作用

7.2.2 平尾設計準則

7.2.3 平尾參數選擇

7.2.3.1 平面形狀的選取

7.2.3.2 平尾位置的選擇

7.2.3.3 機翼參數對平尾作用的影響

7.2.3.4 機身和尾噴流的影響

7.2.4 全動平尾轉軸的選取

7.3 垂尾設計

7.3.1 垂尾的作用

7.3.2 垂尾設計準則

7.3.3 垂尾的布置形式和參數選擇

7.3.3.1 垂尾的布置形式

7.3.3.2 垂尾平面參數的選擇

7.3.3.3 單、雙垂尾的設計

7.3.3.4 尾噴流對垂尾效率的影響

7.3.4 腹鰭的設計

7.3.4.1 腹鰭的作用及選取

7.3.4.2 單、雙腹鰭比較

7.3.4.3 平尾位置及偏度的影響

7.3.5 方向舵的設計

參考文獻

第8章 翼型的選擇與設計

8.0 符號表

8.1 引言

8.2 翼型的幾何、氣動參數

8.2.1 翼型的幾何參數

8.2.2 翼型的氣動參數

8.3 翼型的種類與特徵

8.3.1 早期的翼型

8.3.2 層流翼型

8.3.3 高升力翼型

8.3.4 超臨界翼型

8.4 翼型的選擇與對翼型氣動特性的要求

8.4.1 翼型特性與飛機性能的關係

8.4.2 翼型性能的邊界

8.4.3 翼型基本技術指標的確定

8.5 翼型氣動特性與翼型的幾何特性之間的關係

8.5.1 零升力迎角

8.5.2 升力線斜率

8.5.3 最大升力

8.5.4 阻力特性

8.5.5 力矩特性

8.6 翼型設計

8.6.1 翼型設計要求及舉例

8.6.2 翼型的設計與修形

8.6.3 翼型-飛機的一體化設計

8.7 翼型的使用

8.8 翼型數據舉例

參考文獻

第9章 進氣道與機體的綜合設計

9.0 符號表

9.1 引言

9.1.1 進氣道設計的發展

9.1.1.1 進氣道設計的發展及其與機體的綜合設計

9.1.1.2 進氣道設計要求

9.1.2 進氣道設計基礎

9.1.2.1 進氣形式

9.1.2.2 超音速進氣道的壓縮形式

9.1.2.3 外壓縮進氣道設計基礎

9.1.3 進氣道與發動機的相容性

9.1.3.1 相容性概念

9.1.3.2 影響相容性的因素

9.1.3.3 畸變

9.2 機體對進氣道的影響

9.2.1 前機身外形對兩側進氣口流場的影響

9.2.2 前機身外形對兩側進氣道性能的影響

9.2.3 遮蔽式進氣口的流場

9.2.4 其他

9.3 不同形式的進氣道

9.3.1 二維和三維進氣（單獨進氣道）

9.3.2 機身兩側二維和三維進氣道的比較

9.3.3 翼下二維和三維進氣道的比較

9.3.4 機身兩側和遮蔽式進氣道的比較

9.3.4.1 M<subscript>0</subscript>=0.9

9.3.4.2 M<subscript>0</subscript>=1.6

9.3.4.3 M<subscript>0</subscript>=2.2

9.3.5 背部進氣道

9.3.5.1 引言

9.3.5.2 背部進氣道的進口流場和性能

9.3.5.3 其他布參數的影響

9.3.5.4 背部進氣道與常規進氣道的比較

9.3.6 其他

9.3.6.1 機翼邊條參數對進氣道性能的影響

9.3.6.2 斜板垂直和水平的比較

9.3.6.3 與機體高度綜合化的進氣道

9.3.6.4 亞音速擴壓管長度的影響

9.4 過失速機動的進氣道措施

9.4.1 轉動唇口和輔助進氣門

9.4.2 唇口襟翼、縫翼和唇口吹氣

9.5 進氣道與機體綜合設計的經驗

9.5.1 F-15戰鬥機

9.5.1.1 進氣道方案的選擇

9.5.1.2 進氣道的設計和發展

9.5.2 YF-16戰鬥機

9.5.2.1 進氣道方案的選擇

9.5.2.2 進氣道的設計和發展

9.5.3 “狂風”戰鬥機及進氣道的“旋流”

9.5.3.1 “狂風”戰鬥機及進氣道的設計

9.5.3.2 進氣管道內的“旋流”

參考文獻

第10章 噴管與後體的綜合設計

10.0 符號表

10.1 引言

10.1.1 超音速巡航

10.1.2 高機動性、敏捷性和過失速機動

10.1.3 短距起落性能

10.1.4 隱身性

10.2 軸對稱（三維）噴管與後體的綜合設計

10.2.1 噴管類型

10.2.2 單噴管

10.2.2.1 尾部收縮角

10.2.2.2 尾部長細比

10.2.2.3 底部面積

10.2.2.4 噴管與後體結合處外形

10.2.3 雙噴管

10.2.3.1 雙噴管間距

10.2.3.2 中間整流和尾撐

10.2.4 一些飛機的設計經驗

10.2.4.1 F-14A戰鬥機

10.2.4.2 F-15戰鬥機

10.2.4.3 雙發戰鬥機方案

10.3 非軸對稱（二維）噴管與後體的綜合設計

10.3.1 二維和三維多功能噴管的對比

10.3.1.1 噴管類型

10.3.1.2 噴管的重量和性能

10.3.1.3 發動機性能

10.3.2 二維噴管的誘導升力

10.3.3 其他

10.3.3.1 二維和三維噴管-後體阻力比較

10.3.3.2 二維噴管收縮角

10.3.3.3 二維噴管航向矢量推力控制

10.3.4 二維噴管的套用研究

10.3.4.1 F-15 S/MTD驗證機

10.3.4.2 先進噴管研究項目

10.3.4.3 超音速巡航戰鬥機方案（SCF）

10.3.5 結束語

10.4 尾翼與噴管-後體的干擾

10.4.1 單發飛機

10.4.1.1 尾翼位置

10.4.1.2 尾翼展長

10.4.1.3 後體修形

10.4.2 雙發飛機

10.4.2.1 尾翼位置

10.4.2.2 雙垂尾參數

10.4.3 單發和雙發飛機的對比

參考文獻

第11章 大迎角氣動設計的特點

11.0 符號表

11.1 引言

11.2 大迎角空氣動力學的特點

11.2.1 氣流分離

11.2.1.1 二維流動

11.2.1.2 三維流動

11.2.2 大迎角飛行品質的惡化

11.2.2.1 縱向

11.2.2.2 橫側

11.2.3 大迎角空氣動力非線性和飛機動力學

11.2.3.1 非線性

11.2.3.2 氣動力交叉耦合

11.2.3.3 時間相關性和氣動力滯後

11.2.3.4 與布局細節密切相關

11.3 抖振

11.3.1 概述

11.3.2 試驗方法

11.3.3 預測方法

11.3.4 提高抖振邊界的措施

11.3.4.1 翼型參數的影響

11.3.4.2 機翼參數的影響

11.3.4.3 機翼前後緣襟翼的影響

11.3.4.4 機翼邊條的影響

11.4 失控和尾旋

11.4.1 概述

11.4.2 試驗技術

11.4.2.1 風洞試驗

11.4.2.2 風洞大迎角試驗的雷諾數影響

11.4.2.3 水洞試驗

11.4.2.4 動力相似模型的飛行試驗

11.4.2.5 飛行模擬器

11.4.3 設計準則

11.4.3.1 橫側失控準則

11.4.3.2 縱橫耦合準則

11.4.3.3 俯仰失控準則

11.4.3.4 尾翼阻尼效率因子