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编辑荐读 | 用数学建模选择合理的机头外形

期刊:Aerospace Systems

标题:Substantiation of choosing rational appearance of nose of aircraft with the use of mathematical modeling

DOI:10.1007/s42401-020-00079-2

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现代民用和军用飞机发展的全球趋势要求巡航和超音速飞行速度不断提高。因此,目前已有可超音速巡航飞行且最大速度M>1的民用(Tu-144,Concorde,SSBJ)和军用飞机(Su-57,J-20,F-22,F-35),超音速高空轰炸机Tu-160(俄罗斯)和XB-70 Valkyrie(美国)的最大飞行速度可达到M~3。同时,欧洲、美国、俄罗斯和中国正在研制超音速客机,创建第6代高超音速飞机和飞行速度M>3的航空综合体在国际上也有广泛的讨论。


这给世界航空业带来了艰巨的任务,必须同时确保飞行期间飞机受最小气动阻力、 长时间超音速(或高超音速)飞行时的飞机能够维持热平衡以及安装在飞机机翼的机头切口、进气口和控制台位置的天线整流罩(薄壁透明结构)的结构强度符合要求。 


在这些全球性问题的框架内,主要问题之一是在机头切口位置的机载雷达站无线电透明整流罩几何参数的合理选择,在M>1时其对机体的空气动力学特性有重要的影响。


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安装在飞机前体的无线电透明整流罩有几个相互关联的要求:首先,它必须产生最小的气动阻力;其次,因为机头速度很大且存在压缩激波,整流罩需要有足够大的强度;第三,尽可能减少飞机失稳,这是由于飞机前部质量减小造成重心后移,甚至会影响机身对称平衡。


因此,要解决飞机前体的形状设计来获得最小阻力的问题,必须:

  • 选择一个空气动力特性评价的综合标准;

  • 制定解决这个问题的算法,并确定一种评估空气动力特性的方法,该方法对关键几何参数的变化具有所需的灵敏度和精度;

  • 使用选定的算法,进行研究,根据综合标准,为给定的飞行模式选择合理的部分飞机机头几何参数。



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