《现代飞行器设计理论05-新型气动技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代飞行器设计理论05-新型气动技术（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代飞行器设计理论现代飞行器设计理论 （未来新型气动技术）（未来新型气动技术）5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求 气动布局技术气动布局技术翼身融合与附面层吸附大展弦比与推进系统相关的议题前掠翼技术 先进气动减阻技术先进气动减阻技术层流减阻技术湍流摩擦阻力减阻 (分离分离)流动控制技术流动控制技术被动流动控制主动流动控制常规机翼+新型翼稍小翼盒翼、联接翼、支撑翼5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.1 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求能源环保5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.1
2、社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求ACARE Vision for 2020 （2000年提出）（相对年提出）（相对2000年）年）事故率减少50%可感受噪声减小50%CO2排放减少50%NOX排放减少80%每年16百万次飞行运营能力的空中交通系统99%的飞行架次在15min内Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.1 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求ACARE Vision for 2050 （相对（相
3、对2000年）年）可感受噪声减小65%CO2排放减少75%NOX排放减少90%每年25百万次飞行运营能力的空中交通系统欧洲范围内，90%的门对门旅行可在4小时内完成事故率减少至千万分之一以下5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.1 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.1 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求新型的气动布局显著减小巡航阻力先进的流动控制技术5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求 气动布局技术气动布局技术翼身融合
4、与附面层吸附大展弦比与推进系统相关的议题前掠翼技术 先进气动减阻技术先进气动减阻技术层流减阻技术湍流摩擦阻力减阻 (分离分离)流动控制技术流动控制技术被动流动控制主动流动控制常规机翼+新型翼稍小翼盒翼、联接翼、支撑翼5. 未来新型气动技术未来新型气动技术与同等级的常规布局飞机相比，可 减少燃油消耗27%、起飞重量15%、空机重量12%、 总的需用推力27%； 增加升阻比20%。 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合Blended Wing Body, BWB5. 未来新型气动技术未来新型气动技术带来的问题： 机翼/机身的集成结构设计； 气动稳定性 无尾翼带来的问题 非圆
5、截面的机身 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合Blended Wing Body, BWB5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI (Boundary Layer Ingestion )挂架+短舱的方式避免附面层进入发动机短舱嵌入吸收附面层5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI (Boundary Layer Ingestion )5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新
6、型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI (Boundary Layer Ingestion )no wake dissipation5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI 5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI (Boundary Layer Ingestion )5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合BLI设计措施一：精细设计
7、的设计措施一：精细设计的S型进气道型进气道5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合BLI设计措施一：精细设计的设计措施一：精细设计的S型进气道型进气道5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合BLI设计措施一：精细设计的设计措施一：精细设计的S型进气道型进气道5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合BLI设计措施二：流动控制技术抑制流动分离和流场畸变设计措施二：流动控制技术抑制流动分离和流场畸变涡流发生器5. 未来新型
8、气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向1：翼身融合翼身融合翼身融合与翼身融合与 BLI (Boundary Layer Ingestion )5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比40%50%增加展弦比减小诱导阻力阻力成分阻力成分5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置Design Box5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2
9、：增大展弦比：增大展弦比方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置M-DAW Project (Onera, Airbus, TUB) 存在跨声速的气动干扰问题； 优化后，同样的翼根弯矩下，高CL 条件下有较好的效率 但减阻效果只有常规翼稍小翼的86%5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置M-DAW Project (Onera, Airbus, TUB)效果较好： 可增加1-3%的航程（远程机型） 提高4-6%的L/D（低速）5. 未来
10、新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比Span efficiency = induced drag of planar wing/induced drag of the non-planar system of the same span and lift方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置 Stanford University5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置Stan
11、ford University5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案一：常规机翼方案一：常规机翼+新型翼稍小翼装置新型翼稍小翼装置C-型翼稍小翼5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案二：盒翼（联接翼）方案二：盒翼（联接翼） 有效地增加了展弦比； 理论上可减小40%的诱导阻力； 需解决几个非气动的问题： 稳定性与操纵性 尾迹特性 结构上的考虑non-planar wing configuration, Lockheed box-wing.5. 未来新型气
12、动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案二：盒翼（联接翼）方案二：盒翼（联接翼） 参考A380设计； 后翼不直接联接后机身，而是跨 过后机身并通过两个垂尾相连； 这种方案可确保巡航稳定性； 使前后翼有相同的升力分布，提 升了最大升阻比； 结构特性异于常规布局； 有更好的飞行品质； 需解决俯仰控制系统的问题。Development of an innovative configuration for transport aircraft; a project of five Italian universities5. 未来新型气动技术未来新
13、型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案三：支撑翼方案三：支撑翼支撑结构减轻机翼弯曲载荷增大展弦比减小机翼厚度减小激波阻力允许小后掠角自然层流机翼减小诱导阻力进一步减轻结 构重量提高升阻比5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向方向2：增大展弦比：增大展弦比方案三：支撑翼方案三：支撑翼5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局与推进系统相关的议题与推进系统相关的议题 增大涵道比是目前提高推进效率的主要措施；高涵道比直驱齿轮传动开式转子5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气
14、动布局新型气动布局与推进系统相关的议题与推进系统相关的议题Comparative study between open-rotor and turbofan technologies 油耗低 排放物减少 低速特性好 反推力大 可减少废阻5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局与推进系统相关的议题与推进系统相关的议题 噪声较大 转子叶尖速度大，在空气中产生的尾流和旋涡，造成较大的噪声X29S375. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.2 新型气动布局新型气动布局方向三：前掠翼方向三：前掠翼 与后掠翼相比更容易又出现气动发散问题。 导致机翼结构重量增加。复合材料
15、剪裁技术可在一定程度克服机翼增重问题 除此，前掠翼有相当卓越的优点： 气流展向流动是流向翼根，失速首先出现在翼根，因此机翼可无需扭 转，可具有更加合理的展向气动力分布，从而减少诱导阻力。 由于机翼各剖面上升力系数分布均匀，机翼最大升力系数较大。 在大功角时，由于翼尖不失速，副翼仍然有效。 对于战斗机，更有利于实现面积率的要求。有利于实现自然层流流动有利于实现自然层流流动为什么？后面再分析5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 社会发展对先进气动设计技术的需求社会发展对先进气动设计技术的需求 气动布局技术气动布局技术翼身融合与附面层吸附大展弦比与推进系统相关的议题前掠翼技术 先进气动减阻技术先进气动减阻技术层流减阻技术湍流摩擦阻力减阻 (分离分离)流动控制技术流动控制技术被动流动控制主动流动控制5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.3 先进气动减阻技术先进气动减阻技术50%附面层减阻技术附面层减阻技术5. 未来新型气动技术未来新型气动技术 5.3 先进气动减阻技术先进气动减阻技术 附面层减阻技术附面层减阻技术几个基本概念 层流流体分层流动，互不混合湍流流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡转捩层流到湍流的转换过程5. 未来新型气动技术未来新型
