动力三角翼飞行器动力设计技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第3期飞行力学Vo1．24No．32006年9月FLIGHTDYNAMICSSep．2006动力三角翼飞行器气动力设计技术潘迎春，王洪伟(哈尔滨航空工业集团飞机设汁研究所，黑龙江哈尔滨150066)摘要：介绍了动力三角翼飞行器的总体布局特征及有关气动力设计技术．着重论述了该类飞行器实现飞行稳定性和操纵性的原理．并以某型动力三角翼飞行器的气动力数据为例进行了说明，最后总结出了该类飞行器可行的气动力设计和试验方法。关键词：动力三角翼；气动力设计；操纵性；稳定性；平衡速度中图分类号：V212文献标识码：A文章编号：1002—0853(2

2、006)03-0009-04弓l言机身后部支架上。飞行操纵器件为一个三角形的框架，该框架虽铰接在机翼龙骨上，但通过斜拉钢索与动力三角翼飞行器是近年来在国际上得到迅速机翼实现固连。飞行员通过前、后或左、右移动操纵发展和应用的一种超轻型飞行器。与常规飞机相框架可以使机翼相对机身作纵向俯仰转动或横向倾比，在总体设计方面，动力三角翼飞行器具有空机重斜转动。量轻、商载大、起落距离短和易于驾驶等特点；在使用方面，它具有结构简单，易于组装、拆卸和维护等优点。因此，动力三角翼飞行器在国内外的通用航空领域逐渐得到了广泛的应用。动力三角翼飞行器没有常规飞机的尾翼，机翼既是升力面又是操纵面；机翼本身属于柔性

3、机翼，飞行过程中会发生复杂的变形。因此，该类飞行器设图l动力三角翼飞行器总体构型图计技术的难点主要在于气动力设计。本文根据国内外的一些设计参考资料及作者在此项目上的设计研2飞行器气动性能究体会，在理论上概述了该类飞行器气动力设计方面的某些特性及相应的试验验证方法，并以某型动动力三角翼飞行器的气动性能主要决定于机翼力三角翼飞行器为例进行了说明。的气动力特性，目前国际上有代表性的动力三角翼飞行器机翼的设计参数基本上在下述范围内变动：l飞行器总体布局机翼面积12～17m、翼展约10rn、机翼前缘顶角约120。、机翼载荷15～30kg／m。在此范围内，机翼的动力三角翼飞行器主要由机翼、机身、动

4、力装置气动性能和结构强度等方面能够达到一个较好的折和飞行操纵器件等部分组成，如图1所示。其中，机中。翼的平面形状为近似三角形，内部结构为金属骨架，机翼气动力设计的另一个主要参数是双翼面比包括机翼中央的纵向主承力龙骨、机翼前缘管和各例。机翼从前缘开始是有厚度的，即有上、下翼面，剖面的翼型肋管等部件，机翼骨架外面则包裹高强沿弦向接近后缘时逐渐变为单翼面，即厚度为0。度的不透气蒙布。敞开式简易机身通过铰接点吊装机翼双翼面比例越高则翼型保持越完整，这样的机在机翼龙骨上，推进式发动机／螺旋桨系统则安装在翼升阻比相对较高(最大升阻比可达到8以上)，飞收稿日期：2006—02一l5；修订日期：200

5、6-05—26作者简介：潘迎春(196l一)，女，安徽利辛人，高级工程师，硕士，研究方向为轻型飞行器设计；王洪伟(1967一)，男，河北沧州人．高级工程师，学士，研究方向为轻型飞行器设计。维普资讯http://www.cqvip.com1O飞行力学第24卷行速度也较快(可达到140km／h)]。将重点论述该飞行器的稳定性。—．．。．．．。．，．．—．．。．．．，．—．．．．L图2～图4给出了某型动力三角翼飞行器机翼3．1飞行器的握杆静稳定性的气动力特性曲线。由图2～图4可以看出，由于机翼受载后会发生较大的结构变形，因此其气动力特动力三角翼飞行器的机翼与机身是铰接的，机性随速压变化明显。

6、当速压较大时，随着迎角的增翼与机身问的垂向距离较大，约为1．5m左右；飞行加，机翼后缘更易上翘，使升力线斜率和最大升力系器的起飞重量通常为25O～450kg，而机翼重量仅为数变小。5Okg左右，因此全机重心的垂向位置基本位于机身附近。由于动力三角翼飞行器没有平尾，因此可以近似认为全机的气动焦点基本与机翼的气动焦点相重合。辍对于常规布局的飞机，纵向静稳定性要求飞机束的重心位于全机气动焦点之前一。当动力三角翼飞行器的飞行员把持住操纵框架不动时，理论上相当于机身与机翼实现了固连，此时的飞行器更像一个钟摆。因此，即使飞行器重心的纵向位置与全机／机图2某型飞机机翼升力系数翼气动焦点的纵向位置相重

7、合，飞行器仍将具有纵向静稳定性。钟摆稳定效应也同样体现在飞行器的横向静稳定性方面。动力三角翼飞行器没有垂尾，航向静稳定性主要依靠机翼后缘因受气动力载荷鼓起后所产生的侧向投影面积提供[5～，因此全机航向静稳定性通常较小，此时机身的航向静稳定特性显得特别重要。当机身没有航向静稳定性时，飞行员在进行盘旋转弯操纵过程中，机翼向盘旋方向偏头，而机身向反方向图3某型飞机机翼升阻比偏头，这种现象不仅引起操纵困难，还使机身和机翼的铰接件承受较大的扭矩。因此，在