飞行器设计掠海高飞型地效飞行器总体设计与优化研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文掠海高飞型地效飞行器总体设计与优化研究姓名：叶新苗申请学位级别：硕士专业：飞行器设计指导教师：刘毅20090101南京航空航天大学硕士学位论文摘要掠海高飞型地效飞行器采用组合翼布局型式，既能在地效区内高效稳定飞行，又能在高空长时间飞行，应用范围广，发展前景好。本文首先介绍了地效飞行器的类型、特点、用途和关键技术，并对其发展历程和前景作了简单概括。采用基于升力面理论的镜像法计算了简单地效翼和组合地效翼的纵向气动特性。考虑加装端板、襟翼偏转、外翼上反和带有翼尖小翼的气动性能，分析了布局型式和外形参数对地效翼气动性能的影响。通过对纵向和横航向静稳定性

2、的深入分析，得到了地效飞行器纵向和横航向静稳定性判据，建立了地效飞行器静稳定性和总体参数之间的关系。参考飞机和水上飞机的总体设计方法，进行了地效飞行器气动、飞行性能和静稳定性分析，建立了掠海高飞型地效飞行器总体参数计算模型和方法，主要包括布局型式选择、重量估算、推重比和翼载荷的选取、外形参数计算等。研究了掠海高飞型地效飞行器总体参数优化设计，包括设计变量、目标函数、约束以及工程优化方法选择，给出了优化流程图。最后通过编程实现了上述算法，并以一架50座级掠海高飞型地效飞行器为对象，进行了总体参数优化，通过对优化前后的飞行性能和静稳定性进行分析和比较，表明了本文所建立的掠海高

3、飞型地效飞行器总体参数计算模型和优化方法的正确性和有效性。关键词：地效飞行器，飞行器总体设计，总体参数优化，气动特性，静稳定性，组合翼，掠海高飞I掠海高飞型地效飞行器总体设计与优化研究AbstractSea-skimmingandhigh-flyingWIGcraftwithcombinedwingscanflyefficientlyandsteadilyinandoutofgroundeffectarea.WIGcrafthasawideusageandgoodprospect.Thetypes,features,usage,andkeytechnologiesofWI

4、GcraftwereintroducedandthedevelopmenthistoryandtheprospectsofWIGcraftweresummarizedbrieflyfirstinthethesis.ThelongitudinalaerodynamiccharacteristicsofwingsofWIGcraftwerecalculatedbasedonthelifting-surfacesolutionandthegroundeffectwassimulatedwithamirrorimagewingforcombinedandsimplewings.T

5、heeffectsoflayoutandgeometricalparametersonaerodynamiccharacteristicsofwingswiththeendplates,flaps,dihedralandwingletswereanalyzed.Thelongitudinalandlateral-directionalstaticstabilitycriteriaofWIGcraftwereobtainedthroughthesystematicinvestigation.Theparameterestimationmodelsofsea-skimming

6、andhigh-flyingWIGcraft,includingtheconfigurationlayout,weight,thrusttoweightratio,wingloading,wereestablishedwiththeanalysisofaerodynamiccharacteristics,flightperformance,andstaticstabilitybasedontheapproachesusedforthepreliminarydesignofairplanesandseaplanes.Theoptimizationofparameterswa

7、sstudiedusingComplexfortheobjectiveoflifttodragwithstaticstabilityandflightperformanceconstraints.Thecorrectnessandefficiencyofthealgorithmsgiveninthisthesisismanifestedthroughtheoptimizationofparametersperformed,takinga50-seatsea-skimmingandhigh-flyingWIGcraftasane