飞机的气动布局形式有哪些?请简述各布局形式的特点
飞机的气动布局大致分为以下几类:
常规布局:飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局一直沿用到现在,也是现代飞机最经常采用的气动布局,因此称之为“常规布局”。代表机型:F-22,Su-27等。
鸭式布局:是一种十分适合于超音速空战的气动布局。早在二战前,前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧,就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能,而且前翼和机翼可以同时产生升力,而不像水平尾翼那样,平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。在大迎角状态下,鸭翼只需要减少产生升力即可产生低头力矩(称为卸载控制面),从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性。早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子,“鸭式布局”由此得名。代表机型:J-10。
无尾布局:无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。对于无平尾布局,其基本优点为超音速阻力小和飞机重量较轻,但其起降性能及其它一些性能不佳,总之以常规观点而言,无尾布局不能算是一种理想的选择。代表机型:幻影-2000
三翼面(也称前掠翼):在常规布局的飞机主翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为“三翼面布局”。代表机型:Su-47。
飞翼布局:飞翼布局没有水平尾翼,连垂直尾翼都没有,更像一片飘在天空中的树叶。代表机型:B-2。
可变后掠翼:即在常规布局模式的基础上,让主机翼采用后动方式来实现飞机不同状态下的飞机状态。说一句这种结构的飞机重量都很重,我国也试图研制过但最终放弃了。代表机型:F-14。
①常规布局:在机翼前沿根部靠近机身两侧处增加一片大后掠角圆弧形的机翼面积,就可以大为改善飞机大迎角状态的升力。
②鸭式翼布局,其鸭翼所提供的抬头力矩非常大,使得飞机在平时起飞时能够获得更大升力,空战中能够迅速将机头指向敌机;其缺点是鸭翼会破坏整机的隐身特性。
③无尾布局:首先是飞机重量显著减少;其次,因为取消尾部使全机质量更趋合理地沿机翼翼展分布,从而可以减小机翼弯曲载荷,使结构重量进一步减轻;另外,尾翼的取消可以明显减小飞机的气动阻力,同常规布局相比,其型阻可减小60%以上;不言而喻,取消尾翼之后将使飞机的目标特征尺寸大为减小,隐身性能得到极大提高;最后尾翼的取消同时减少了操纵面、作动器和液压系统,从而也改善了维修性和具有了更低的全寿命周期成本。缺点:飞机将变为航向静不稳定,同时丧失偏航控制能力。
④三翼面布局:三翼面的采用使得飞机机动性得到提高,而且宜于实现直接力控制达到对飞行轨迹的精确控制,同时使飞机在载荷分配上也更趋合理。三翼面布局的缺点是增加了鸭翼,阻力和重量自然也会增大,电传操纵系统也会复杂一些。
⑤飞翼布局的翼载比同类小非常多,当然缺点也是气动控制面非常多,控制难度非常大。
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