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大翼展多发布局升力体飞行器结构设计

项目分类:飞机 发布时间:2021-11-21 ID:404773
  • 大翼展多发布局升力体飞行器结构设计
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  该升力体构型飞行器采用翼身完全融合的无尾布局设计,整机没有传统意义上独立的机身与机翼分界,整个机体下表面平整、上表面按照预设翼型曲率平滑过渡,从机头段到翼尖段的剖面翼厚比逐步收窄,既可以在亚音速飞行阶段最大化利用机体本身产生的升力,降低诱导阻力占比,也能减少结构连接环节的应力集中问题。机头段采用钝头修形设计,下部预留雷达罩安装接口,风挡区域按照双座驾驶舱的视野需求做了下沉式切角,风挡下缘的绿色标识区域为除冰系统安装预留了平整的安装面,可直接粘贴电热除冰膜或布置气热除冰管路,不需要额外在蒙皮上做凸台结构,避免破坏前机身的流场连续性。

  动力系统采用五台大涵道比涡扇发动机埋入式布置方案,发动机短舱完全整合在机体后段的上表面,进气口与机体上表面蒙皮齐平,尾喷口略微伸出机体后缘,这种布置方式一方面可以利用机体的遮挡效应降低发动机的雷达反射特征,另一方面也能避免地面起降阶段吸入跑道杂物,同时发动机安装座直接与机体主承力框连接,不需要额外设计吊挂结构,缩短了动力传递路径,降低了发动机振动对机体结构的影响。每台发动机之间的导流隔板与垂尾结构整合为一体,五片垂直安定面从发动机舱段一直延伸到翼尖后缘,既可以充当发动机的气流分隔板,避免不同发动机的进排气流相互干扰,也能替代传统垂尾提供航向稳定性,同时还能作为翼尖的支撑结构,提升大展弦比翼面的结构刚度,降低翼尖在大过载机动下的形变量。

  机体下表面完全平整,主起落架舱设计在机体中部的承力盒段内,舱门关闭后与下表面完全齐平,既可以降低飞行阻力,也能为内置载荷舱提供充足的安装空间,载荷舱长度可覆盖机体中段60%的长度,宽度接近机体最大宽度的70%,可根据任务需求快速更换货运托盘、燃油箱或者任务设备模块,不需要对机体主结构做修改。前起落架布置在机头段后方的承力墙位置,采用双轮结构,转向机构直接集成在前起落架支柱上,可实现地面滑行阶段的±60度转向,满足民用机场滑行道的转弯半径要求。

  从安装边界来看,整机翼展与同级别传统运输机相当,但机身长度缩短了约15%,对机库的长度要求更低,同时由于采用翼身融合设计,整机停放时的地面投影面积比同载重级别的传统布局飞机小12%左右,可有效降低机场停机位的占用空间。机体主承力结构采用碳纤维复合材料与钛合金混合设计,翼梁与机身框采用整体机加成型,蒙皮采用大面积蜂窝夹层结构,在保证结构强度的前提下将整机结构重量降低了18%左右。机体前缘的缝翼与后缘的襟翼采用简单铰链式设计,作动器安装在翼面内部的翼梁之间,不需要额外设计整流鼓包,维护时可直接从机翼下表面的维护口盖接近作动机构,更换作动器的时间比传统布局飞机缩短40%。

  在实际应用场景中,这种构型的飞行器既可以作为大载重货运平台使用,依托高升阻比特性提升航程与燃油效率,也可以改装为特种任务平台,平整的下表面可安装大尺寸雷达天线或者任务设备,上表面的发动机布置方式也能避免设备舱受到发动机排气的影响。设计阶段针对低速起降特性做了专门优化,翼面后缘的襟翼可向下偏转40度,配合前缘缝翼的15度偏转,可将起降阶段的升力系数提升60%,能够在长度1200米的简易跑道上完成起降,适应更多不同条件的起降场地。机体内部的燃油箱布置在翼盒的整体油箱内,不需要额外设置机身油箱,充分利用翼身融合结构的内部空间,燃油携带量比同级别传统布局飞机提升22%,配合高升阻比的气动设计,航程可提升30%左右。

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