翼身融合布局大型客机的重心分析

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1、第４７卷第４期航空计算技术Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．４２０１７年７月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪｕｌ．２０１７翼身融合布局大型客机的重心分析索欣诗，陈文达，余雄庆（南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京２１００１６）摘要：在翼身融合布局飞机的总体设计阶段，为评估飞机总体方案的重心范围，建立了重心分析模型。分析模型以翼身融合布局飞机的几何参数为基础，应用参数化方法快速完成客舱布置，以工程估算和代理模型两种方法完成飞机的重量估算并计算重心前后限，绘制重心云图。基于重心分析模型，在Ｍａｔｌａｂ平台开发了重心分析程序。以

2、５５５座级翼身融合布局飞机的总体方案为例子来验证本文开发的程序。结果表明本程序可快速实现ＢＷＢ飞机的客舱布置和重心云图绘制，分析结果可为飞机的稳定性和操纵性评估提供重心数据。关键词：翼身融合布局；总体设计；客舱布置；重心；重量中图分类号：Ｖ２２１．５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１７）０４-００６７-０５AnalysisonCentreofGravityofBendde-wing-bodyAircraftＳＵＯＸｉｎ-ｓｈｉ，ＣＨＥＮＷｅｎ-ｄａ，ＹＵＸｉｏｎｇ-ｑｉｎｇ（KeyLaboratoryofFundamentalScienecfor

3、NationalDefense-advancedDesignTechnologyofFlightVehicle，NanjingUnivresityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China）Abstract：Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｇｒａｖｉｔｙ（ｃ．ｇ．）ｆｏｒｃｏｎ－ｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｂｌｅｎｄｅｄｗｉｎｇｂｏｄｙ（ＢＷＢ）ａｉｒｃｒａｆｔ．ＢａｓｅｄｏｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＢ

4、ＷＢａｉｒ－ｃｒａｆｔ，ａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｒａｐｉｄｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｃａｂｉｎｌａｙｏｕｔ．Ａｓｅｍｉ-ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｅｔｈ－ｏｄａｎｄａｓｕｒｒｏｇａｔｅｍｏｄｅｌａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｗｅｉｇｈｔｉｔｅｍｓｏｆｔｈｅＢＷＢａｉｒｃｒａｆｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃａｂｉｎｌａｙ－ｏｕｔａｎｄｗｅｉｇｈｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｃ．ｇ．ｄｉａｇｒａｍｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ，ａＭａｔｌａｂｃｏｄｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｐｒｅｄｉ

5、ｃｔｔｈｅｃ．ｇ．ｄｉａｇｒａｍ．ＡｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆＢＷＢａｉｒｃｒａｆｔｗｉｔｈ５５５ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓｉｓｕｓｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｃａｂｉｎｌａｙｏｕｔａｎｄｃ．ｇ．ｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＢＷＢａｉｒｃｒａｆｔｃａｎｂｅｒａｐｉｄｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅＢＷＢａｉｒｃｒａｆｔ．Keywords：ｂｌｅｎｄｅｄｗｉｎｇｂｏ

6、ｄｙ；ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎ；ｃａｂｉｎｌａｙｏｕｔ；ｃｅｎｔｅｒｏｆｇｒａｖｉｔｙ；ｗｅｉｇｈｔ引言针对ＢＷＢ飞机重量重心问题，国内外学者开展了［４］相关研究。Ｈｏｗｅ将ＢＷＢ构型飞机分为内外两段机随着燃油费用的增加和社会环保意识的提高，提高大型客机长航程飞行的经济性和环保性成为各大飞翼，外翼重量采用常规方法估算，內翼的重量则在常规机制造商和研究机构的研究方向。从２０世纪９０年代机翼重量估算的基础上加入“机身”特性的修正和惩［５］起，翼身融合布局飞机（ＢｌｅｎｄｅｄＷｉｎｇＢｏｄｙ，ＢＷＢ）因罚，最终估算出ＢＷＢ飞机的结构重量。Ｂｒａｄｌｅｙ提［１］

7、出了一种ＢＷＢ飞机的客舱座椅排布方法，建立了其较好的气动特性、重量特性和环保性，引起了诸多［２］ＢＷＢ飞机的结构有限元模型，研究了ＢＷＢ结构重量关于其技术和商业可行性的研究。同时，作为一种新构型飞行器，ＢＷＢ飞机也面临一系列技术挑战，其与起飞重量、客舱面积之间的关系，拟合出了三者之间［３］的关系表达式，并将其嵌入到ＮＡＳＡ的飞机总体参数中包括无尾布局飞机固有的稳定性和操纵性问题。而重心位置对飞机的稳定性和操纵性具有很大影响。优化工具ＦＬＯＰＳ（ＦｌｉｇｈｔＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）中。［６］因此，ＢＷＢ飞机总体方案设计中面临的一个重要问题Ｌａｕｇｈｌ

8、ｉｎ利用有限元分析，研究