翼身融合[BWB]飞行器的研究现状

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1、word格式文档翼身融合飞行器的背景与优势1、背景介绍民用飞机是体现航空技术水平的重要载体之一，一个国家民用飞机的研制、生产、销售、服务和营运水平，很大程度上反映了该国航空工业、基础工业、民航运输业和综合国力的水平。随着科学技术的飞速发展，作为多种基础技术综合体的民用飞机技术也日新月异，世界民机技术正以前所未有的速度迅猛发展。[1]传统客机的机翼、机身组合体可以明显的看出机翼与机身是两个分离的结构。自从这种结构在波音公司的B747飞机上应用以来，几十年来并未发生太大的变化。从我们日常乘坐的飞机就可以看出来，基本上现在的客机都是圆筒形机身安装一对

2、独立的机翼，并且在机身后部还有尾翼。图1波音747气动设计技术是飞机设计的关键技术之一。提高飞机的空气动力特性是飞机设计永恒的主题。通过采用先进的气动设计技术，可以减小飞机飞行时的阻力，提高升阻比和巡航效率，降低耗油率，从而大大提高飞机的经济性Error!Nobookmarknamegiven.。就目前的发展情况来看，主要有以下几种气动布局：传统布局、鸭式布局、三翼面布局、变后掠翼布局、无尾布局等。而整个气动布局逐渐演变的过程伴随着的是人类对空气动力学认识的逐渐加深。人们设计飞机时对流形态的利用主要经历了三个阶段：附着流型、脱体涡流型和可控分离

3、流型。专业整理word格式文档图2F22猛禽战斗机其实早在上世纪60年代，飞机设计者们就提出了翼身融合的气动布局设计概念。所谓翼身融合体，指机翼和机身做为一个整体来设计，二者的平面形状和剖面形状完全融合为一的机体。2、优势分析通过翼身融合，飞机可以获取更好的气动性能。翼身融合体的优点是结构轻、容积大、阻力小，这些有利于飞机进行超音速飞行，并且能够减少雷达反射面积，实现隐身。具体说来体现在以下方面：1）承载能力高。与传统布局大型飞机相比，BWB飞机的机翼与机身融合在一起，扩大了承载空间，且翼身融合体的扁平化设计具有更高的空间利用率。2）空气动力效

4、率高，气动载荷的分布可达到最佳。翼身融合大大减小了传统布局翼身之间的干扰阻力和诱导阻力，减小了总阻力。同时使得整个机体成为一个大的升力面，最大升阻比可达到25~30。3）低耗油率、低排放、长航时、大航程、短距起降。BWB飞机升阻比远高于传统布局飞机，在解决了低速飞行控制问题后，高升阻比特性使得BWB飞机的起飞着陆速度较低，降低了对机场跑道的长度要求。4）低噪声。独特的发动机安装方式，结合尾部机翼后缘舵面、垂尾设计，大大削弱了发动机噪声向地面以及座舱的传播。另外，翼身融合设计在减小飞行阻力的同时，有效减小了空气摩擦噪声。专业整理word格式文档5

5、）隐身性能。X-48的翼身融合设计具有良好的雷达隐身性能。该设计消除了交界处的直角，降低了传统布局飞机角反射器效果，有效减小了雷达反射截面。同时复合材料在BWB布局飞机上使用比例的大大增加，也会减小飞机对雷达波的反射，甚至还可进一步使用吸波材料蒙皮Error!Nobookmarknamegiven.。3、优势存在的原因飞机飞行时的阻力一般划分为摩擦阻力、粘性压差阻力、诱导阻力、干扰阻力和配平阻力以及高速飞行时的波阻。与升力无紧密联系的阻力，通常被称为废阻力（零升阻力），亚声速飞行时的废阻力主要由蒙皮的摩擦阻力和型阻构成，其大小取决于浸湿面积和飞

6、机的形状。超临界和超声速飞行时，波阻在飞机总阻力中占主要成分。与升力密切相关的阻力称为诱导阻力或升致阻力，它与升力的平方成正比。诱导阻力是由绕翼型的环量决定的，对三维机翼而言，还需加上翼梢涡带来的阻力Error!Nobookmarknamegiven.。为提高给定升力系数CL下巡航飞行的气动效率(CL/CD)，必须尽可能地减小阻力。根据一架典型客机在Ma=0.8，CL=0.48巡航状态的阻力分析可知，飞机各部件的摩擦阻力占总阻力的约51%，压力阻力约19%，诱导阻力约27%和废阻约3%。摩擦阻力直接正比于表面浸润面积，而旅客机要装载一定量的乘客

7、和燃油，需要一定体积。翼身融合体设计要满足在要求容积下减小浸润面积，进而减小摩擦阻力。图3表示了传统的民机外形和翼身组合体外形的浸润面积的比较，可见后者可比前者减少达1/3之多。(a)三维几何对浸润面积的影响（b）翼身融合对浸润面积的影响（c）发动机融合对浸润面积的影响（d）完全融合对浸润面积的影响图3传统的民机外形和翼身组合体外形的浸润面积的比较专业整理word格式文档4、需要额外考虑的问题虽然翼身融合布局有着这样的优势，但同样也有一定的局限性，所以现在的民航客机还没有采用这种布局方式。以X48B为例，总的说来，主要有以下几个方面：（1）逃生

8、通道设计。目前国际上通行的标准是要求客机的全体旅客应该能在90s内安全撤离飞机。BWB飞机座舱宽大且乘客分布密集，如何设计保证乘客及时撤离的逃生通道是