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题目:翼身融合布局客机气动设计与优化研究

关键词:翼身融合布局;数值模拟;升阻特性;气动优化

  摘要

翼身融合布局是近年来飞机气动布局设计研究的热点之一。其具有载运量大、经济性高等优势,研究该布局飞机的高亚音速气动特性具有重要的意义。本文根据民机客舱结构设计参数和飞机总体设计参数要求进行气动布局设计,获得250座级翼身融合(BWB)布局客机初始气动设计方案,采用数值求解N-S方程的方法获得该布局在起飞和巡航条件下的纵向气动特性。结果表明,在巡航条件下,α=2°时最大升阻比Kmax可达15.9。以固定巡航飞行时的升力系数且使此时飞行阻力最小作为目标优化了机翼展向几何扭转角分布。结果表明,优化后外侧机翼的负载减轻,减小了激波强度和波阻,从而提高了巡航升阻比Kcruise;Kmax由初始布局的15.9提高到20.7,Kcruise由初始布局的15.4提高到19.2,与现役同座级客机接近;巡航平飞时低头力矩减小,更利于操纵。在保持该布局飞机中心体形状及总面积不变条件下优化融合段及外翼后掠角后发现,升阻比、下俯力矩系数和巡航迎角随后掠角增大而增大;优化后融合段和外翼后掠角为48°时,Kmax可达23,高于现役同座级客机。之后,对初始和优化设计方案的起飞性能进行分析,优化后起飞特性得到改善。此外,本文还对800座级BWB布局初始气动设计方案在巡航和起飞条件下的纵向气动特性进行了详细分析,并在此基础上对该座级BWB布局设计优化方法进行了初步探索。