飛機設計如何配平?

時間 2021-06-22 04:53:52

1樓:夏洛特煩惱

1、飛機縱向配平問題

通常所說的飛機配平,指的是飛機縱向配平,說白了就是飛機的俯仰力矩保持平衡,不會出現低頭和抬頭的現象,因此主要與飛機機翼前後布置以及平尾設計有關,與上/中/下單翼和垂尾關係不大。通俗一點說,機翼公升力(或者說不包含平尾的全機公升力)對重心提供了乙個低頭力矩,為了防止飛機低頭,平尾需要在機身尾部提供乙個抬頭力矩,因此平尾提供乙個向下的力,也就是我們通常所說的負公升力。

機翼前後位置影響重心,也影響機翼公升力對重心的力矩,也影響到我們上文上的低頭力矩,

平尾前後位置也影響重心,也影響到平尾公升力對重心的力矩,會影響到我們上文所說的抬頭力矩。

2、上單翼設計的優缺點

第乙個優點:上單翼是運輸機常採用的布局形式,尤其是軍用運輸機,因為這種布局形式機身可以更接近地面,與地面相隔的可能只是乙個起落架的高度,這樣貨物就很容易的裝載到機身內。如果是下單翼或者中單翼,必須要給發動機留出充分的離地間距,機身離地太高,就無法在機尾布置貨艙門。

下圖是上單翼的軍用運輸機C130的裝載示意:

第二個優點:上單翼的機翼不用從機身穿過,不會像中單翼那樣需要在機翼和機身連線部位進行加強,機翼就是機翼、機身就是機身,只把機身當成機翼下吊掛的乙個部件,由此可以帶來結構設計上的優勢;此外機翼不從機身穿過,就給機身額外的空間用於裝載;

第三個優點,如果採用翼吊發動機,會有足夠的空間進行發動機布置,可以採用大涵道比渦扇或者大槳距螺旋槳發動機;從下面這幅圖里可以明顯看出上、中、下的發動機可用布置尺寸,上單翼大的多;

第四個優點:從干擾阻力出發,上單翼與機身基本平齊,至少在上表面是乙個天然的翼身融合布局,減小了機身和機翼之間的干擾阻力。如果是中單翼,分離都發生在翼根上表面,而上單翼由於上表面沒有機身的干擾,會延緩這種分離;第五個優點:

從激波阻力出發,上單翼上表面與機身平齊,減少了由於機身的存在所造成的氣流加速,會降低上單翼上表面超音速區範圍,減小了波阻。

缺點主要是:需要對起落架在機身的安裝位置進行結構加強,因為上單翼的機翼離地較遠,無法在機翼上布置起落架,因此只能布置在機身內,需要放置全套的起落架艙;目前中單翼的起落架系統重量佔最大起飛總重的4%~4.5%,但這是建立在前三點式,即機身一組、左右機翼各一組的基礎上,如果是上單翼布局,起落架全布置在機身上,起落架承受的集中載荷要遠大於中單翼的前三點式,起落架系統佔最大起飛總重的比例將超過6%。

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