大型运输机先进概念布局技术研究（上）

介绍了各种飞机布局形式,包括各种常规布局与特种布局。分析比较各种布局形式的特点、适用性,以及某些需重视和进一步去解决的关键技术问题。由大型运输类飞机未来发展的方向,以及一些外国公司正在研究中的大型运输机的新布局形式,特别是飞翼布局的研究,提出未来大型运输机新概念布局研究的方向,飞翼布局应是重点。     

飞翼运输机的设计思路和设计流程

常规布局的军用运输机和民用运输机布局形式基本相同,都是一个圆筒状机身加上机翼和尾翼,设计流程基本相同。对于飞翼运输机来说,总体布局设计相对常规飞机来说有很大不同,并且由于目前并没有飞翼布局运输机服务于航线,很难用统计或者原准机的方法开展设计。我们经过一段时间对飞翼运输机总体布局的设计研究,初步探索出了一套比较适合飞翼布局运输机的设计思路和设计流程,可供进一步研究和改进。     

飞翼布局运输机气动设计方法研究

由于飞翼布局的运输机具有结构强度、气动效率、总体装载以及RCS隐身等方面的优良特性,它成为未来大型运输机的气动布局方案中最引人关注的一种布局形式.以0.85马赫为巡航设计点,设计了一架起飞总重在250吨左右,最大载重量在50吨,最大航程在8000公里以上的飞翼布局运输机.通过采用Euler方程数值解法进行气动特性评估,在初始设计方案的基础上进行进一步的改进设计,有效地提高了初始方案的升阻特性和力矩特性.最终设计结果表明提出的设计思路具有一定的可行性和适用性.     

飞翼运输机重心前后限和纵向飞行品质研究

为了提高飞翼运输机纵向飞行品质,首先研究了该类飞机纵向气动性和操纵特点,并给出了确定其重心前后限的设计方法;然后给出了飞翼运输机纵向操纵能力的计算方法并进行了计算分析;最后,针对飞翼运输机纵向本体稳定性不满足要求的问题,研究了提高飞翼运输机纵向飞行品质的有效方法。研究结果表明,飞翼运输机特有的操纵特性可提高其升阻比,通过合理设计重心前后限以及增稳系统控制律可以保证飞翼运输机具有满意的飞行品质。     

大型飞机气动布局研究

介绍飞机的各种气动布局形式，包括常规布局和非常规布局分析；比较各种气动布局形式的优缺点和特殊性，指出需要进一步解决的气动技术问题；最后论述飞机气动布局的发展趋势，提出未来大型飞机全新概念布局研究的方向。     

运输机的非常规气动布局

过去，工程师的精神与梦想就是能够采用新技术研制新型的飞机。这种新技术可以产生新的飞行器方案，同时每一个新的方案与它的竞争的飞行器相比，至少提高了10％的经济效益。在过去的20年当中，技术的进步似乎放慢了速度，或者换句话说，飞机制造工业已经达到了一个较高的技术标准，成为一个成熟的工业。然而，有大量新的技术概念像飞翼、串列式机翼、三翼面飞行器概念等等。发明家声称，这些飞机设计的新概念与当今各航线上的飞机相比较，具有很大的优点。但是，市场真的需要这些新型的飞行器吗？ 在慕尼黑工业大学航空工程学院，学生和来自企业的专家开始了一项方案论证，制定并且分析了用于2030年的一系列运输机方案，从中选定可能用于未来民用运输机市场的可能性。在所有的方案中，大多数市场要求均可以由常规布局来满足。但是，有时候由于缺乏资金以及降低噪音的要求，便产生了对非常规的布局的需求。文章根据这些非常规布局在新技术、发展方法和工具以及使用要求等其他方面的需求进行了研究，简述了一种既清楚又稳固的技术策略，并对此方案进行了可行性论证。     

制空型无人机的关键技术、气动布局及特性

制空型无人机是未来有人/无人战斗机的重要发展方向。本文分析了制空型无人机的技术特征,指出了它的两条发展途径——即有人战斗机的无人化,以及飞翼布局无人机的升级设计。研究了其技战术要求与关键技术,总结了制空型无人机的两大气动布局,即中小展弦比扁平融合体气动布局和中大展弦比飞翼/无尾布局,在此基础上提出了一种可能的气动布局形式,即小展弦比(鸭式)飞翼布局。最后,对制空型无人机的气动布局设计要求进行了提炼总结,希望能给相关设计人员带来一定的启示。     

弯折翼尖对飞翼布局飞机气动特性影响

为提升无尾飞翼布局飞机航向控制能力,以典型飞翼布局飞机模型为研究对象设计了翼尖可绕弦线方向偏转结构。基于FL-14风洞单自由度动态试验系统开展了静态和动导数试验,研究了飞翼布局飞机基本气动特性及翼尖偏转对全机气动特性的影响。结果表明：无尾飞翼布局飞机航向呈静不稳定,航向动稳定性极弱,航向增稳设计及控制很有必要;翼尖偏转有助于增强飞机的航向静、动稳定性,并很好地解决了传统阻力类舵面航向增稳时导致全机升阻比下降气动效率降低的问题;翼尖偏转能够有效改善飞翼布局飞机恶化的荷兰滚模态使之趋近于常规布局飞机模态,这有利于简化飞机横航向控制律设计方法。弯折翼尖结构具有舵面少、效率高的特点,是航向增稳的有效手段,具有应用价值。     

采用RSS功能的飞翼布局飞机控制系统的实现

详细论述了RSS的原理，以及它给现代飞机带来的巨大好处，同时清晰地分析了飞翼布局的优点以及设计上的困难。阐述了采用RSS功能的飞翼布局飞机所出现的难于控制和安定性下降的问题，提出了飞行控制的解决办法，为新型飞机设计提供思路。     

支线飞机的非常规/常规融合布局研究

为了在支线飞机设计中利用非常规布局的优势提高其性能,同时避免其所带来的问题,提出基于飞翼的非常规/常规融合布局。首先介绍运输类飞机非常规气动布局飞翼的突出优势和面临的问题,然后提出非常规/常规融合布局,最后通过设计方案的逐步迭代改进和优化,得到气动性能优于新一代支线飞机的非常规/常规融合外形布局方案,其中巡航升阻比提高了约7.5%、阻力发散马赫数提高了约2.5%、巡航效率因子提高了约7.5%,同时确保了飞机具有良好的机场适应性。基于飞翼的非常规/常规融合布局方案具有进一步提升性能的潜力,同时避免飞翼的其他一些不利方面,为未来非常规布局运输飞机的研究奠定一定的基础。     

翼身融合亚音速运输机的设计（1）

波音翼身融合（BWB）飞机方案代表了在亚音速运输机效能方面的潜在突破。通过对其可行性论证以及对这种新飞机的研制，开始了这项方案。在初期的研究阶段，飞机型式定为800名乘客的翼身融合飞机和常规布局都按7000n mile的设计航程进行比较，两种飞机都基于2010年进入服役的发动机和结构技术。结果显示，与常规布局相比，BWB的性能得到显著的提升，其中包括起飞重量下降15％、燃油消耗每海里下降27％。后来在波音内部确定了乘客为200-600名、其部件的通用性水平和生产效能都很高的BWB系列运输机的研制。研究的情况业已证明BWB能够易于适应的巡航马赫数高达0．95，与建立在相同技术上的常规型亚音速运输机相比，最新的波音BWB系列的性能改进得到的提升超过了早期NASA发起的研究预期。     

小展弦比飞翼布局作战飞机垂直面机动性研究

比较分析了某小展弦比飞翼布局作战飞机与典型的常规布局战斗机F16在亚、跨、超声速范围的气动特性,相对而言,飞翼布局飞机具有较大的升阻比和较低的翼载荷.计算并分析了该飞翼布局作战飞机与F16在垂直机动面内的平飞加速性能和跃升性能,得到了由于布局和气动特性不同引起的飞翼布局作战飞机机动性的新特点.研究结果对飞翼布局作战飞机的设计和作战使用均具有一定的参考意义.     

飞翼气动布局飞机纵向短周期等效系统参数辨识技术研究

飞翼布局飞机由于其特殊布局形式,飞控系统设计通常采用高增益大阻尼控制增稳方法,同时飞翼布局飞机的操纵面操纵效率非线性显著,涉及多操纵面组合控制以及控制分配,因此,采用常规的杆力或杆位移作为输入指令,多数情况下无法顺利地激励出理想的纵向短周期模态。本文采用迎角指令跟踪法研究飞翼布局飞机的纵向短周期品质,利用Simulink进行创新操纵面布局飞机的闭环仿真系统建模与验证,并通过小型飞翼布局无人机进行飞行试验评估。结果表明,该方法用于飞翼布局飞机纵向短周期品质试飞时,易于激励出其纵向短周期模态,并可实现飞机精确控制。     

飞翼布局在无人侦察作战飞机上的应用探讨

从飞翼布局的特点出发,分析将飞翼布局应用于无人侦察作战飞机的优势,并探讨了将飞翼布局在应用中引入的几个主要技术问题。最后,指出飞翼布局是无人侦察作战飞机气动布局的较好选择。     

小展弦比飞翼布局飞机稳定特性

 飞翼布局飞机为改善隐身特性，取消了平尾和垂尾，构型的改变导致其稳定特性与常规飞机有很多不同。针对小展弦比飞翼布局飞机，分别研究其在几种典型飞行状态下的纵向和横航向的静、动稳定特性，通过与常规布局飞机进行对比，着重揭示了飞翼构型参数、飞行状态与其稳定性间的量化规律，并详细分析了这一布局纵向短周期模态及横航向荷兰滚模态发散的具体成因。     

小展弦比飞翼标模三座高速风洞气动力数据相关性研究

为研究飞翼布局模型在不同风洞的测力试验数据的相关性，分析飞翼布局模型风洞测力试验精度水平，为以融合体飞翼布局为代表的未来作战飞机气动力试验精度提供参考，采用同一台测力天平及外形相同的尾支杆在国内三座1．2 m 风洞中对小展弦比飞翼标模进行了重复性试验和对比试验。试验结果表明，小展弦比飞翼标模风洞测力试验精度及不同风洞数据相关性与飞翼布局流动特性关系较大，在小迎角附着流状态，不同风洞的数据相关性较好，测力精度较高，随着迎角的增加，飞翼布局背风面前缘涡会发生破裂，涡破裂后不同风洞的数据相关性和试验精度都有不同程度的降低。跨声速条件下由于飞翼布局背风面复杂的流动特性，使得其试验精度较超声速略差。不同风洞数据的差异主要体现在升力特性拐点起始迎角、近声速附近马赫数的零升阻力系数和零升迎角方面。     

新概念军用运输机的发展

随着信息时代的到来,未来战争对部队的远程快速机动能力提出了更高的要求。为此,美国等世界航空大国已经开始新概念飞行器的研究。其中包括V－22倾转旋翼机、“超蛙”倾转机翼一旋翼高级战术运输机以及无人运输机（UALV）、大型地效飞行器等新概念运输机方案。     

大型运输机飞机信息规划问题探讨

论述了飞机信息规划工作在大型运输机论证和设计中的重要性，分析了大型运输机在飞行作业质量保证、飞机维修保障及飞行事故调查等方面对飞机信息的使用需求，并简要论述了大型运输机飞机信息规划的主要内容。最后特别强调了在大型运输机的飞机信息规划工作中，应组成由使用方为主导、各方联合参加的飞机信息工作组。     

基于CATIA二次开发的飞翼外形参数化建模

如何快速地生成飞机三维外形模型是飞机总体设计中的一个重要问题。本文以飞翼布局飞机作为研究对象,研究了一种飞翼外形参数化数学模型,包括总体轮廓参数化模型、剖面形状参数化模型和过渡面参数化模型。基于该模型,应用CATIA二次开发技术,编制了能自动生成飞翼三维外形的CAD模型程序。应用算例表明,本文提出的参数化数学模型和所开发的程序能快速生成各种不同的飞翼三维外形模型。     

X-47B战术技术指标分析研究

X-47B是舰载起降的无尾飞翼布局自主攻击机,是未来作战飞机的一个发展方向。本文以逆向设计方法,分析研究了X-47B演示验证机的战术技术指标,其中包括最大起飞重量、飞行包线、航程、隐身特性等指标。目的为了揭示类似无人作战飞机的发展远景。