一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机的制作方法

1.本技术属于飞机气动布局设计领域，特别涉及一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机。


背景技术：

2.随着探测技术、制导技术和打击技术的快速发展，新一代轰炸机、战斗机、侦察机等军用飞机面临着日益严峻的生存力挑战。飞翼布局飞机采用机翼、机身一体化设计，隐身性能优异，而且结构效率及气动效率高。飞翼布局成为这些军用飞机的首选气动布局，但飞翼布局飞机的纵向静稳定性及操纵性不足，一般呈静不稳定或者中立稳定，失速后俯仰操纵舵面位于流动分离区，舵面失效或低效，难以及时有效改出。目前主要通过飞行控制系统的设计来解决，但过于依赖飞行控制系统实现增稳及操纵，飞机的安全性、可靠性则需进一步提高。另一方面，依赖传感器、飞控软件、作动系统、操纵舵面等分系统，并受舵面偏转速率、舵效、偏转权限等条件的约束，整体而言很大程度增加了系统的复杂度，飞机安全性、可靠性降低。
3.飞翼布局飞机由于高隐身的要求，需要将相对较长的发动机及其进排气系统内埋入机身，并兼顾进气口及排气口的遮挡，引起中机身的尺寸加长。采用隐身效果最好的单后掠飞翼布局，会导致机翼面积过大、翼载过低等，难以实现良好的高速巡航飞行性能。采用双后掠等飞翼布局实现中机身加长，会导致飞机的隐身性能显著下降、最大升力系数降低、纵向力矩系数曲线拐点过早出现并上仰，飞机的综合性能难以达到预期。
4.具备高隐身性能、兼顾较高的结构效率及气动效率、满足进排气系统布置要求、纵向静稳定性及操纵性改善、可及时有效改出失速的飞翼气动布局改进设计成为新一代军用飞机研究的难点。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题至少之一，本技术设计了一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，主要包括：
6.飞翼以及平尾，所述飞翼为单后掠飞翼，沿中轴线对称设计，在中轴线的任一侧，飞翼的后缘包括分别平行于左右两侧前缘的第一后缘及第二后缘，所述第一后缘自翼梢以平行于该侧的飞翼前缘向前延伸至飞翼拐折点，所述第二后缘自飞翼拐折点以平行于另一侧飞翼前缘向中轴线方向延伸至与平尾连接的交接点，所述平尾在飞翼中轴线的正后方，对称设置在中轴线两侧，任一侧的平尾前缘以平行于该侧的飞翼的第一后缘向后延伸，任一侧的平尾后缘以平行于该侧飞翼第二后缘的方向向中轴线方向延伸，中轴线两侧的平尾后缘在中轴线处交汇；
7.其中，所述第一后缘上设置有阻力舵及外侧襟副翼，所述第二后缘上设置有内侧襟副翼，所述平尾后缘在靠近平尾前缘的一侧设置有升降舵；所述飞翼与平尾采用相同的前后缘后掠角度，飞翼的尾部与平尾的前部重叠，在飞翼与平尾交接处上下表面光滑过渡；
8.飞机的发动机沿中轴线布置在飞机内部，其前侧具有发动机进气道，其后侧具有延伸至平尾后缘的发动机排气管。
9.优选的是，所述飞机的全机重心配置在所述发动机的靠近发动机进气道的位置。
10.优选的是，所述平尾的上反角设定在-5
°
～5
°
范围内。
11.优选的是，所述阻力舵设置在所述第一后缘靠近翼梢的位置，所述外侧襟副翼设置在所述第一后缘靠近飞翼拐折点的位置。
12.优选的是，所述发动机排气管后侧的发动机排气口位于平尾的两侧升降舵之间。
13.优选的是，对飞翼的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡，对平尾的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡。
14.本技术能够让飞机在获得高隐身性能、满足进排气系统布置要求、改善纵向静稳定性及操纵性的同时，兼顾较高的结构效率及气动效率，增强失速改出能力，提升了飞机整体的综合性能，降低了对飞行控制系统的依赖程度、系统复杂度和研制成本，提高了飞机的安全性、可靠性。
附图说明
15.图1是本技术单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机的一优选实施方式的俯视图。
16.图2是飞翼与平尾一体化设计后的飞翼对称面处的剖面翼型图。
17.图3是平尾与飞翼交接点前后方的平尾剖面翼型图。
18.图4飞翼拐折点处的飞翼剖面翼型图。
19.图5是飞翼翼梢处的剖面翼型示意图。
20.其中，1-飞翼，2-平尾，3-全机重心，4-发动机，5-发动机进气道，6-发动机排气管，7-阻力舵，8-外侧襟副翼，9-内侧襟副翼，10-升降舵，11-发动机排气口，12-飞翼拐折点，13-交接点，14-翼梢，21-平尾前缘，22-平尾后缘。
具体实施方式
21.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
22.本技术提供了一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，如图1所示，主要包括：
23.飞翼1以及平尾2，所述飞翼为单后掠飞翼，沿中轴线对称设计，在中轴线的任一侧，飞翼1的后缘包括分别平行于左右两侧前缘的第一后缘及第二后缘，所述第一后缘自翼梢14以平行于该侧的飞翼前缘向前延伸至飞翼拐折点12，所述第二后缘自飞翼拐折点12以平行于另一侧飞翼前缘向中轴线方向延伸至与平尾2连接的交接点13，所述平尾2在飞翼中轴线的正后方，对称设置在中轴线两侧，任一侧的平尾前缘21以平行于该侧的飞翼的第一后缘向后延伸，任一侧的平尾后缘22以平行于该侧的飞翼第二后缘的方向向中轴线方向延
伸，中轴线两侧的平尾后缘在中轴线处交汇；
24.其中，所述第一后缘上设置有阻力舵7及外侧襟副翼8，所述第二后缘上设置有内侧襟副翼9，所述平尾后缘22在靠近平尾前缘的一侧设置有升降舵10；所述飞翼1与平尾2采用相同的前后缘后掠角度，飞翼1的尾部与平尾2的前部重叠，在飞翼1与平尾2交接处上下表面光滑过渡；
25.飞机的发动机4沿中轴线布置在飞机内部，其前侧具有发动机进气道5，其后侧具有延伸至平尾后缘22的发动机排气管6。
26.如图1所示，与现有的单后掠气动布局飞机、双后掠气动布局飞机、或其它采用单独平尾设计的气动布局飞机等不同。具体地说，采用单后掠的飞翼与平尾一体化设计，飞翼的前后缘、机翼的翼梢边缘、平尾的前后缘、所有操纵面的边缘后掠角大小均相等，后掠角大小范围为20
°
～70
°
。如图2所示，平尾2的前部与飞翼1的尾部部分重叠、光滑过渡、融合设计，为进排气系统提供了足够的布置空间。
27.本技术提供的单后掠飞翼平尾融合气动布局，通过飞翼与平尾的边缘平行、融合过渡的一体化设计，充分利用了单后掠带飞翼气动布局的高隐身、高结构效率及气动效率的特性和平尾的“中机身”加长、纵向静稳定性及操纵性改善、失速改出能力增强的特性，飞翼和平尾作为一个整体提供气动力，平尾配平时对飞翼的气动力不利干扰更小，全机升力损失更小，解决了单后掠飞翼布局飞机、双后掠飞翼布局飞机、其它采用单独平尾设计的气动布局飞机等存在的问题。
28.采用单后掠的飞翼与平尾一体化设计，飞翼和平尾作为一个整体，其隐身性能、升力特性、横航向稳定性及操纵性与单后掠飞翼相当，纵向静稳定性随迎角增加提升约10％～120％，纵向操纵性提升约60％，最大升阻比降低约不到5％。能够让飞机在获得高隐身性能、满足进排气系统布置要求、改善纵向静稳定性及操纵性的同时，兼顾较高的结构效率及气动效率，增强失速改出能力，提升了飞机整体的综合性能，降低了对飞行控制系统的依赖程度、系统复杂度和研制成本，提高了飞机的安全性、可靠性。
29.在一些可选实施方式中，参考图1，所述飞机的全机重心3配置在所述发动机4的靠近发动机进气道5的位置。
30.在一些可选实施方式中，所述平尾2的上反角设定在-5
°
～5
°
范围内。
31.在一些可选实施方式中，参考图1，所述阻力舵7设置在所述第一后缘靠近翼梢14的位置，所述外侧襟副翼8设置在所述第一后缘靠近飞翼拐折点12的位置。
32.在一些可选实施方式中，所述发动机排气管6后侧的发动机排气口11位于平尾2的两侧升降舵10之间。具体的，发动机4、发动机进气道5、发动机排气管6内埋入机身，发动机排气口11延伸到尾翼上表面后部。
33.在一些可选实施方式中，对飞翼的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡，对平尾的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡。
34.该实施例中，在进行本技术的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机设计时，首先根据发动机4、发动机进气道5、发动机排气管6的长度及所需的前后部翼面长度，计算得到飞翼1前缘点到平尾2后缘点的总长度，确定飞翼1的面积、前后缘后掠角度、展长、上反角、安装角、扭转角和飞翼拐折点12的展向位置，绘制飞翼1的俯视平面图，之后选择与飞翼1相同的前后缘后掠角度，确定平尾2的面积、展长、安装角、扭转角和平尾与飞翼交接点13的纵向
位置，选择-5
°
～5
°
范围内的上反角，绘制平尾2的俯视平面图，先为飞翼1配置1～8个展向翼型，通过展向、分段光顺连接、过渡，设计出飞翼1的三维模型，图4及图5给出了其中两部分的翼型图；之后为平尾2配置1～4个展向翼型，通过展向光顺连接、过渡，分别设计出平尾2的三维模型；最后将平尾2移动到平尾与飞翼的交接点13的纵向位置，将飞翼1后部上表面与平尾2上部通过光滑曲面进行连接、融合过渡，同样将飞翼1后部下表面与平尾2下部通过光滑曲面进行连接、融合过渡，形成一体化设计，如图2-图3所示。
35.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，包括飞翼(1)以及平尾(2)，所述飞翼为单后掠飞翼，沿中轴线对称设计，在中轴线的任一侧，飞翼(1)的后缘包括分别平行于左右前缘的第一后缘及第二后缘，所述第一后缘自翼梢(14)以平行于该侧的飞翼前缘向前延伸至飞翼拐折点(12)，所述第二后缘自飞翼拐折点(12)以平行于另一侧前缘向中轴线方向延伸至与平尾(2)连接的交接点(13)，所述平尾(2)在飞翼中轴线的正后方，对称设置在中轴线两侧，任一侧的平尾前缘(21)以平行于该侧的飞翼的第一后缘向后延伸，任一侧的平尾后缘(22)以平行于该侧飞翼第二后缘的方向向中轴线方向延伸，中轴线两侧的平尾后缘在中轴线处交汇；其中，所述第一后缘上设置有阻力舵(7)及外侧襟副翼(8)，所述第二后缘上设置有内侧襟副翼(9)，所述平尾后缘(22)在靠近平尾前缘的一侧设置有升降舵(10)；所述飞翼(1)与平尾(2)采用相同的前后缘后掠角度，飞翼(1)的尾部与平尾(2)的前部重叠，在飞翼(1)与平尾(2)交接处上下表面光滑过渡；飞机的发动机(4)沿中轴线布置在飞机内部，其前侧具有发动机进气道(5)，其后侧具有延伸至平尾后缘(22)的发动机排气管(6)。2.如权利要求1所述的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，所述飞机的全机重心(3)配置在所述发动机(4)的靠近发动机进气道(5)的位置。3.如权利要求1所述的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，所述平尾(2)的上反角设定在-5
°
～5
°
范围内。4.如权利要求1所述的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，所述阻力舵(7)设置在所述第一后缘靠近翼梢(14)的位置，所述外侧襟副翼(8)设置在所述第一后缘靠近飞翼拐折点(12)的位置。5.如权利要求1所述的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，所述发动机排气管(6)后侧的发动机排气口(11)位于平尾(2)的两侧升降舵(10)之间。6.如权利要求1所述的单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机，其特征在于，对飞翼的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡，对平尾的不同展向的多个翼型通过展向光顺连接、过渡。

技术总结
本申请属于飞机气动布局设计领域，特别涉及一种单后掠飞翼平尾融合气动布局飞机。该飞机包括飞翼(1)以及平尾(2)，飞翼(1)的后缘包括分别平行于飞翼左右前缘的第一后缘及第二后缘，平尾(2)在飞翼中轴线的正后方，对称设置在中轴线两侧；第一后缘上设置有阻力舵(7)及外侧襟副翼(8)，第二后缘上设置有内侧襟副翼(9)，平尾后缘(22)在靠近平尾前缘的一侧设置有升降舵(10)；飞翼(1)与平尾(2)采用相同的前后缘后掠角度，飞翼(1)的尾部与平尾(2)的前部重叠，在飞翼(1)与平尾(2)交接处上下表面光滑过渡。本申请改善了飞机纵向静稳定性及操纵性的同时，兼顾了较高的结构效率及气动效率。兼顾了较高的结构效率及气动效率。兼顾了较高的结构效率及气动效率。


技术研发人员：王银虎 邱滋华 李悦立 罗飞 马泽孟 李宇峰
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/4/18