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第1章　绪论………………………………………………………………………………方宝瑞1.1 飞机设计 1

1.1.1 飞机设计的内容和阶段 1

目录 1

16.2.4 其他因素 （104 3

1.1.2 设计要求 3

1.1.3 概念设计 6

1.1.4.1　方案设计 7

1.1.4 初步设计 7

1.1.4.2　打样设计 9

1.1.5 详细设计 11

1.1.8 使用和改进改型 12

1.1.6 原型机制造 12

1.1.7 试飞和成批生产 12

1.2.1.2　机翼设计 13

1.2 飞机气动布局设计 13

1.2.1 气动布局设计的内容 13

1.2.1.1 气动布局形式 13

1.2.1.5　操纵面设计 15

1.2.1.3　机身设计 15

1.2.1.4　稳定面设计 15

1.2.1.6　进气道与机体的综合设计 16

1.2.2.1　减少摩擦阻力 17

1.2.1.7　喷管与后体的综合设计 17

1.2.1.8　外挂物布局 17

1.2.1.9　隐身气动外形设计 17

1.2.2 提高飞机性能的气动布局措施 17

1.2.2.7　提高升阻比 18

1.2.2.2　减少波阻 18

1.2.2.3　减少诱导阻力 18

1.2.2.4　减少配平阻力 18

1.2.2.5　增加升力线效率 18

1.2.2.6　提高最大升力系数 18

1.2.3 气动布局设计与气动布局设计师 19

1.2.2.8　改善大迎角气动特性 19

1.2.2.9　改善起飞着陆性能 19

1.2.2.10　隐身性对气动外形要求 19

1.2.2.11　减轻结构重量 19

1.3 本书的特点 22

1.4 内容安排 23

参考文献 24

第2章　机翼的气动力设计………………………………………………………………方宝瑞2.0 符号表 26

2.2.1 展弦比2.0的机翼 29

2.1 引言 29

2.2 机翼后掠角影响 29

2.2.2 展弦比3.0的机翼 31

2.2.3 展弦比4.0的机翼 35

2.3.1 平直机翼 37

2.3 展弦比影响 37

2.3.2 后掠机翼 38

2.3.3 三角机翼 39

2.4.1 平直机翼 43

2.4 尖削比影响 43

2.4.2 后掠机翼 44

2.5.1 尖头和圆头翼型 47

2.5 翼型选择的一些问题 47

2.5.2 翼型的相对厚度和弯度 50

2.5.3 战斗机翼型选择的分析 52

2.5.4.1　跨音速飞机技术计划 55

2.5.4 超临界翼型 55

2.5.4.2　超临界机动战斗机方案 58

2.6 后掠机翼设计的一些问题 60

2.6.1 后掠机翼的激波和前缘分离涡 61

2.6.2 后掠机翼的“上仰” 63

2.6.2.1　翼刀 64

2.6.2.2　前缘缝翼 66

2.6.2.4　前缘下垂（前缘襟翼） 68

2.6.2.3　克鲁格襟翼 68

2.6.2.5　前缘锯齿 69

2.6.3.1　展弦比和内外翼后掠角的影响 70

2.6.3 双后掠机翼 70

2.6.3.2　外翼后掠角的影响 72

2.6.3.3　双后掠机翼与其他机翼形式的比较 74

2.6.4 曲线前缘机翼 78

2.7 三角机翼设计的一些问题 80

2.7.1 前缘锥形扭转 81

2.7.2 前缘分离旋涡 84

2.7.3.3　升力线斜率 87

2.7.3 三角机翼超音速设计的某些问题 87

2.7.3.1　前缘吸力 87

2.7.3.2　翼型最大厚度位置 87

2.7.3.5　上下翼面的升力分配 88

2.7.3.4　诱导阻力 88

2.8.1 超音速运输机 90

2.8 超音速巡航和机动的机翼设计的一些问题 90

2.8.2 超音速巡航战斗机 91

2.8.3.1　前缘吸力和机翼扭转设计 93

2.8.3 提高机翼超音速效率的措施 93

2.8.3.2　超临界横流 95

2.8.3.3　前缘涡襟翼 96

2.9.1 F-104战斗机 97

2.9 一些战斗机机翼设计的分析 97

2.9.2 F-4战斗机 98

2.9.3 F-15战斗机 101

2.9.4 F-16战斗机 105

2.9.5 YF-17/F-18战斗机 106

2.9.6 米格21和苏7战斗机 110

2.10.1.1　设计要求 113

2.10 计算流体动力学在机翼设计中的应用 113

2.10.1 高机动技术验证机（HIMAT） 113

2.10.1.2　CFD设计程序和方法 114

2.10.1.3　气动力设计 116

2.10.1.4　机翼的气动弹性剪裁设计 118

2.10.2.1　机翼设计 120

2.10.2 “狮”（LAVI）战斗机 120

2.10.2.3　鸭面优化设计 121

2.10.2.2　前缘襟翼优化设计 121

2.10.2.4　风洞试验验证 122

2.10.3 机翼弯扭设计升力系数研究 124

2.10.4 F-22战斗机 127

2.10.4.1　面元法的应用 128

2.10.4.2　欧拉／N-S方法的应用 129

2.11 结束语 130

第3章　旋涡空气动力的应用……………………………………………………………方宝瑞 132

参考文献 132

3.0 符号表 137

3.1 引言 141

3.2.1.1 YF-17和YF-16的经验 146

3.2 机翼边条 146

3.2.1 边条外形和大小的影响 146

3.2.1.2　边条几何外形影响 151

3.2.2.1 设计方法 154

3.2.2 边条外形设计 154

3.2.2.2　边条外形对边条涡破裂位置的影响 156

3.2.2.3　边条外形对边条效率系数的影响 162

3.2.2.4　结束语 168

3.2.3.1　机翼平面形状对边条的影响 169

3.2.3 边条与机翼的干扰及边条与鸭面的比较 169

3.2.3.2　边条的干扰作用 172

3.2.3.3　机翼弯曲扭对边条的影响 175

3.2.3.4　边条与鸭面的比较 176

3.2.4 M数影响 178

3.2.5.1　压力分布 181

3.2.5 边条机翼的压力分布和流态 181

3.2.5.2　流态 183

3.2.6.1　边条大小影响 186

3.2.6 边条对横侧气动特性的影响 186

3.2.6.2　机翼后掠角影响 189

3.2.6.3　其他 191

3.2.7.1　铰接边条的概念 193

3.2.7 铰接边条 193

3.2.7.2　边条对称下偏 194

3.2.7.3　边条非对称下偏 195

3.3.1.1 前缘涡襟翼的形状、偏度和其他参数的影响 197

3.3 前缘涡襟翼 197

3.3.1 机翼前缘后掠角Λ0≥70° 197

3.3.1.2　分段式涡襟翼 202

3.3.1.3　双折式涡襟翼 204

3.3.2.1 前缘涡襟翼的形状、偏度和其他参数的影响（Λ0=60°） 207

3.3.2 机翼前缘后掠角Λ0＜70° 207

3.3.2.2　涡襟翼在F-106战斗机上的验证 212

3.3.2.3　中等后掠机翼 215

3.3.3 双后掠机翼 225

3.3.4 涡襟翼的分离再附着线 231

3.3.5 涡襟翼与机翼边条的比较 235

3.4.1.1　44°后掠机翼 237

3.4 升力面的吹气旋涡控制 237

3.4.1 机翼展向吹气 237

3.4.1.2　机翼平面形状的影响 239

3.4.1.3　三角机翼和平面直机翼战斗机方案 243

3.4.2 后缘襟翼展向吹气 247

3.4.3.1　边条展向吹气 250

3.4.3 边条和鸭面展向吹气 250

3.4.3.2　鸭面展向吹气 252

3.4.4.1　边条 253

3.4.4 机翼展向吹气与边条、前后缘襟翼的比较和综合应用 253

3.4.4.2　前缘襟翼 255

3.4.4.3　后缘襟翼 256

3.5 机头旋涡控制 257

3.5.1.1　机头边条的作用 258

3.5.1 机头边条 258

3.5.1.2　机头边条长和宽度的影响 261

3.5.1.3　三角形机头边条 263

3.5.1.4　可控机头边条 266

3.5.2 机头吹气 271

3.5.3 螺旋绊线 274

参考文献 276

第4章　鸭式布局…………………………………………………………………………方宝瑞4.0 符号表 280

4.1 引言 282

4.2.1.1　机翼平面形状的影响 283

4.2 远距鸭面 283

4.2.1 纵向气动特性 283

4.2.1.2　鸭面平面形状的影响 285

4.2.1.3　鸭面大小的影响 286

4.2.1.4　增加鸭式布局抬头力矩的措施 287

4.2.2.1　垂尾位置和大小的影响 288

4.2.1.5　鸭面操纵与机翼后缘操纵的组合 288

4.2.2 横侧气动特性 288

4.2.2.5　机头边条影响 291

4.2.2.2　机翼平面形状的影响 291

4.2.2.3　机翼上下位置的影响 291

4.2.2.4　鸭面平面形状的影响 291

4.2.3.2　鸭式布局与无尾布局的比较 293

4.2.3 鸭式与其他布局形式的比较 293

4.2.3.1　鸭式布局与正常布局的比较 293

4.3 近距鸭面 294

4.3.1.1　鸭面上下位置和机翼平面形状的影响 295

4.3.1 小展弦比机翼 295

19.1.6 一些特殊流动问题 （1 296

4.3.1.2　鸭面后掠角和上下反角的影响 308

4.3.1.3　鸭面边条的影响 309

4.3.1.4　鸭面和鸭面襟翼的操纵效率 309

4.3.1.5　横侧特性 312

4.3.1.6　鸭面和机翼的旋涡流态 325

4.3.2 中等展弦比机翼 329

4.3.2.1　机翼平面形状的影响 329

4.3.2.2　鸭面平面形状的影响 331

4.3.2.3　鸭面位置的影响 334

4.3.2.4　鸭面大小的影响 337

4.3.2.5　鸭面偏度的影响 338

4.3.3 抖振特性 339

4.3.3.1　小展弦比机翼鸭式布局 339

4.3.3.2　中等展弦比机翼鸭式布局 339

4.3.4 鸭式与其他布局形式的比较 340

4.3.4.1　中等展弦比机翼 340

4.3.4.2　小展弦比机翼 342

4.3.4.3　通用研究模型 343

4.3.4.4　变后掠先进战斗机方案 350

4.3.4.5　跨音速高机动性战斗机方案 353

4.3.4.6　结束语 356

参考文献 358

第5章　变后掠机翼……………………………………………………………………余松涛5.0 符号表 361

5.1 引言 363

5.1.1 简要发展历史 363

5.1.2 变后掠机翼的基本气动力特性 365

5.2 变后掠机翼转轴位置的选择 367

5.3 变后掠机翼的翼套及扇翼 371

5.3.1 变后掠机翼的翼套 371

5.3.2 翼套扇翼 374

5.4 变后掠机翼的前缘襟翼、缝翼和后缘襟翼 375

5.4.1 前缘襟翼和前缘缝翼 375

5.4.2 后缘襟翼 376

5.5 变后掠飞机的横向操纵 377

5.5.1 扰流板 377

5.5.2 差动平尾与扰流板组合 379

5.6 变后掠规律 381

5.7 变后掠过程中飞机的动态响应 384

5.8 典型变后掠飞机F-14的分析 387

5.8.1 F-14飞机概况 387

5.8.2 F-14飞机的气动布局 387

5.9 可变斜机翼 391

参考文献 393

第6章　增升装置…………………………………………………………………………李天6.0 符号表 395

6.1 引言 397

6.2 无限翼展机翼的增升装置 398

6.2.1 分段机翼的流动特性 398

6.2.2 带后缘襟翼的翼型空气动力特性 400

6.2.3 在NACA翼型上配置最佳的双缝襟翼的风洞试验结果 403

6.2.4 后缘襟翼几何参数对翼型气动特性的影响 405

6.3 有限翼展机翼的增升装置 411

6.3.1 机翼后掠角对增升装置效率的影响 412

6.3.2 机翼展弦比对增升效率的影响 412

6.3.3 机翼平面形状对增升装置效率的影响 413

6.4 后缘襟翼的设计 414

6.4.1 小展弦比机翼的后缘襟翼几何参数的影响 416

6.4.2 增升装置引起的机翼升力系数增量的估算方法 418

6.4.3 中等展弦比后掠机翼的各种后缘襟翼效率的比较 423

6.4.4 几种常用后缘襟翼设计参数的选取实例 424

6.4.5 常用的动力增升装置 426

6.4.5.1　弦向吹气襟翼 426

6.4.5.2　展向吹气襟翼 427

6.4.6 综述 431

6.5 前缘襟翼的设计 432

6.5.1 前缘机动襟翼 432

6.5.1.1　前缘机动襟翼的减阻效果 432

6.5.1.2　前缘机动襟翼参数变化的影响 435

6.5.1.3　机翼边条对前缘机动襟翼的影响 438

6.5.1.4　机翼平面形状对前缘机动襟翼的影响 439

6.5.1.5　前缘机动襟翼对其他方面的影响 440

6.5.2 前缘机动缝翼 440

6.5.2.1　前缘机动缝翼的参数选择 443

6.5.2.2　前缘缝翼设计实例 444

6.6 前缘和后缘机动襟翼的综合使用 447

参考文献 450

第7章　尾翼的布置和设计………………………………………………………………李天7.0 符号表 451

7.1 引言 453

7.2 平尾设计 453

7.2.1 平尾的作用 453

7.2.2 平尾设计准则 455

7.2.3 平尾参数选择 457

7.2.3.1 平面形状的选取 458

7.2.3.2 平尾位置的选择 462

7.2.3.3　机翼参数对平尾作用的影响 467

7.2.3.4　机身和尾喷流的影响 471

7.2.4 全动平尾转轴的选取 473

7.3 垂尾设计 475

7.3.1 垂尾的作用 475

7.3.2 垂尾设计准则 477

7.3.3 垂尾的布置形式和参数选择 477

7.3.3.1　垂尾的布置形式 477

7.3.3.2　垂尾平面参数的选择 479

7.3.3.3　单、双垂尾的设计 487

7.3.3.4　尾喷流对垂尾效率的影响 494

7.3.4 腹鳍的设计 495

7.3.4.1　腹鳍的作用及选取 495

7.3.4.2　单、双腹鳍比较 495

7.3.4.3 平尾位置及偏度的影响 497

7.3.5 方向舵的设计 498

参考文献 498

第8章　翼型的选择与设计………………………………………………………………乔志德8.0 符号表 499

8.1 引言 501

8.2 翼型的几何、气动参数 502

8.2.1　翼型的几何参数 502

8.2.2　翼型的气动参数 503

8.3 翼型的种类与特征 503

8.3.1 早期的翼型 503

8.3.2 层流翼型 504

8.3.3 高升力翼型 506

8.3.4 超临界翼型 508

8.4 翼型的选择与对翼型气动特性的要求 509

8.4.1 翼型特性与飞机性能的关系 510

8.4.2 翼型性能的边界 510

8.4.3 翼型基本技术指标的确定 511

8.5 翼型气动特性与翼型的几何特性之间的关系 515

8.5.1 零升力迎角 516

8.5.2 升力线斜率 516

8.5.3 最大升力 518

8.5.4 阻力特性 521

8.5.5 力矩特性 525

8.6 翼型设计 526

8.6.1 翼型设计要求及举例 526

8.6.2 翼型的设计与修形 528

8.6.3 翼型-飞机的一体化设计 528

8.7 翼型的使用 530

8.8 翼型数据举例 532

参考文献 539

第9章　进气道与机体的综合设计………………………………………………………方宝瑞9.0 符号表 541

9.1.1.1　进气道设计的发展及其与机体的综合设计 544

9.1.1 进气道设计的发展 544

9.1 引言 544

9.1.1.2　进气道设计要求 545

9.1.2 进气道设计基础 546

9.1.2.1　进气形式 546

9.1.2.2　超音速进气道的压缩形式 547

9.1.2.3　外压缩进气道设计基础 548

9.1.3 进气道与发动机的相容性 553

9.1.3.1　相容性概念 553

9.1.3.2　影响相容性的因素 553

9.1.3.3　畸变 554

9.2 机体对进气道的影响 556

9.2.1 前机身外形对两侧进气口流场的影响 556

9.2.2 前机身外形对两侧进气道性能的影响 561

9.2.3 遮蔽式进气口的流场 565

9.3.1　二维和三维进气（单独进气道） 570

9.2.4 其他 570

9.3 不同形式的进气道 570

9.3.2 机身两侧二维和三维进气道的比较 571

9.3.3 翼下二维和三维进气道的比较 576

9.3.4 机身两侧和遮蔽式进气道的比较 580

9.3.4.1　M0=0.9 580

9.3.4.2　M0=1.6 581

9.3.4.3　M0=2.2 585

9.3.5 背部进气道 590

9.3.5.1 引言 590

9.3.5.2　背部进气道的进口流场和性能 591

9.3.5.3　其他布参数的影响 595

9.3.5.4　背部进气道与常规进气道的比较 598

9.3.6 其他 601

9.3.6.1　机翼边条参数对进气道性能的影响 601

9.3.6.2　斜板垂直和水平的比较 604

9.3.6.3 与机体高度综合化的进气道 607

9.3.6.4 亚音速扩压管长度的影响 609

9.4 过失速机动的进气道措施 611

9.4.1 转动唇口和辅助进气门 611

9.4.2 唇口襟翼、缝翼和唇口吹气 614

9.5.1 F-15战斗机 618

9.5.1.1　进气道方案的选择 618

9.5 进气道与机体综合设计的经验 618

9.5.1.2　进气道的设计和发展 619

9.5.2 YF-16战斗机 626

9.5.2.1　进气道方案的选择 626

9.5.2.2　进气道的设计和发展 628

9.5.3 “狂风”战斗机及进气道的“旋流” 631

9.5.3.1 “狂风”战斗机及进气道的设计 631

9.5.3.2　进气管道内的“旋流” 632

参考文献 635

第10章　喷管与后体的综合设计…………………………………………………………方宝瑞10.0 符号表 638

10.1 引言 642

10.1.1 超音速巡航 647

10.1.2 高机动性、敏捷性和过失速机动 649

10.1.3 短距起落性能 651

10.1.4 隐身性 652

10.2.1 喷管类型 654

10.2 轴对称（三维）喷管与后体的综合设计 654

10.2.2 单喷管 658

10.2.2.1　尾部收缩角 659

10.2.2.2　尾部长细比 660

10.2.2.3　底部面积 664

10.2.2.4　喷管与后体结合处外形 666

10.2.3 双喷管 667

10.2.3.1　双喷管间距 667

10.2.3.2　中间整流和尾撑 673

10.2.4.1　F-14A战斗机 687

10.2.4 一些飞机的设计经验 687

10.2.4.2　F-15战斗机 693

10.2.4.3　双发战斗机方案 698

10.3.1 二维和三维多功能喷管的对比 701

10.3.1.1　喷管类型 701

10.3 非轴对称（二维）喷管与后体的综合设计 701

10.3.1.2　喷管的重量和性能 702

10.3.1.3　发动机性能 704

10.3.2 二维喷管的诱导升力 706

10.3.3 其他 707

10.3.3.1 二维和三维喷管-后体阻力比较 707

10.3.3.2　二维喷管收缩角 708

10.3.3.3 二维喷管航向矢量推力控制 710

10.3.4 二维喷管的应用研究 713

10.3.4.1　F-15 S/MTD验证机 713

10.3.4.2　先进喷管研究项目 718

10.3.4.3　超音速巡航战斗机方案（SCF） 735

10.3.5 结束语 748

10.4 尾翼与喷管-后体的干扰 749

10.4.1 单发飞机 750

10.4.1.1　尾翼位置 750

10.4.1.2　尾翼展长 756

10.4.1.3　后体修形 756

10.4.2 双发飞机 758

10.4.2.1　尾翼位置 759

10.4.2.2　双垂尾参数 766

10.4.3 单发和双发飞机的对比 768

参考文献 772

第11章　大迎角气动设计的特点…………………………………………………………方宝瑞11.0 符号表 775

11.1 引言 779

11.2 大迎角空气动力学的特点 784

11.2.1 气流分离 784

11.2.1.1 二维流动 784

11.2.1.2　三维流动 786

11.2.2 大迎角飞行品质的恶化 791

11.2.2.1　纵向 791

11.2.2.2　横侧 792

11.2.3 大迎角空气动力非线性和飞机动力学 795

11.2.3.1 非线性 795

11.2.3.2　气动力交叉耦合 797

11.2.3.3　时间相关性和气动力滞后 798

11.2.3.4 与布局细节密切相关 799

11.3 抖振 801

11.3.1 概述 801

11.3.2 试验方法 803

11.3.3 预测方法 805

11.3.4 提高抖振边界的措施 807

11.3.4.1　翼型参数的影响 807

11.3.4.2　机翼参数的影响 808

11.3.4.3　机翼前后缘襟翼的影响 808

11.3.4.4　机翼边条的影响 809

11.4 失控和尾旋 811

11.4.1 概述 811

11.4.2 试验技术 814

11.4.2.1　风洞试验 814

11.4.2.2　风洞大迎角试验的雷诺数影响 815

11.4.2.3　水洞试验 817

11.4.2.4　动力相似模型的飞行试验 817

11.4.2.5　飞行模拟器 819

11.4.3 设计准则 819

11.4.3.1　横侧失控准则 819

11.4.3.2　纵横耦合准则 822

11.4.3.3　俯仰失控准则 823

11.4.3.4　尾翼阻尼效率因子 823

11.5 改善大迎角气动特性的措施 825

11.5.1 稳定性和操纵性 825

11.5.1.1 良好的稳定性 825

11.5.1.2　足够的操纵性 829

11.5.2 机翼平面形状的影响 834

11.5.3 前机身设计 836

11.5.3.1　前机身长细比 837

11.5.3.2　前机身截面形状 840

11.5.3.3　钝头前机身 845

11.5.4 其他布局措施 846

11.5.5 一些战斗机的经验 848

11.5.5.1 A-7攻击机 848

11.5.5.2 F-4战斗机 849

11.5.5.3 F-5战斗机 852

11.5.5.4 F-14A战斗机 852

11.5.5.5 YF-16/F-16A战斗机 854

11.5.5.6 EA-6B电子战斗机 858

参考文献 862

第12章　机身设计…………………………………………………………………………方宝瑞12.0 符号表 865

12.1 引言 867

12.2 机身外形 867

12.2.1 机身形状 867

12.2.1.1　机身长细比和最大截面位置 867

12.2.1.2　前机身外形 868

12.2.1.3　机头钝度 870

12.2.1.4　后机身外形 872

12.2.2 前机身截面形状 874

12.2.2.1　截面形状对单独前机身气动特性的影响 874

12.2.2.2　截面形状对全机气动特性的影响 875

12.2.3 融合体前机身 881

12.2.3.1　单独前机身 882

12.2.3.2　融合体前机身对全机气动特性的影响 882

12.2.3.3　两种融合体机身外形 887

12.2.3.4　M数影响 889

12.2.4 机头下垂和后机身上翘 890

12.2.4.1　机头下垂 890

12.2.4.2　后机身上翘 892

12.3 面积律 893

12.3.1 跨音速面积律 893

12.3.2 超音速面积律 895

12.3.3 机身修形 898

12.3.3.1　全部修形和部分修形 898

12.3.3.2　鼓包修形 899

12.3.3.3　修形M数的选择 900

12.3.3.4　流线修形法 905

12.4 座舱盖外形 906

12.4.1 研究1 906

12.4.2 研究2 909

12.4.3 研究3 912

12.4.4 结束语 915

参考文献 917

第13章　前掠机翼…………………………………………………………………………方宝瑞13.0 符号表 920

13.1 引言 923

13.2 鸭面影响 929

13.2.1 小展弦比前掠机翼（A=2.5） 929

13.2.1.1 下鸭面 929

13.2.1.2 上鸭面 931

13.2.1.3　前掠鸭面和后掠鸭面 932

13.2.2 中展弦比前掠机翼（A=3.28） 932

13.3 机翼前后缘襟翼和边条的影响 934

13.4 横侧特性 936

13.4.1 小展弦比前掠机翼（A=2.5） 936

13.4.1.1　鸭式布局的前掠机翼方案 936

13.4.1.2　鸭面上下位置的影响 939

13.4.1.3　机翼上下位置的影响 941

13.4.1.4　前掠机翼和后掠机翼的比较 941

13.4.2 中展弦比前掠机翼（A=3.28） 944

13.4.2.1 鸭面影响 944

13.4.2.2　前后缘襟翼的影响 944

13.4.2.3　边条影响 945

13.4.2.4　鸭面和边条的综合影响 945

13.5 前掠机翼和后掠机翼飞机方案的比较 947

13.5.1 鸭式布局方案 947

13.5.2 正常（平尾）布局方案 949

13.5.2.1 前掠机翼方案FSW1与后掠机翼方案ASW2的比较 949

13.5.2.2　前掠机翼方案FSW1与后掠机翼方案ASW3的比较 952

13.5.3 跨音速高机动性战斗机方案 954

13.5.3.1 FSW与SMF-1的对比 954

13.5.3.2 FSW与HiMAT的对比 955

13.5.4 结束语 956

13.6 X-29A前掠机翼验证机 957

13.6.1 气动布局设计 958

13.6.2 纵向气动特性 961

13.6.3 横侧气动特性 964

13.6.3.1　横侧稳定性 964

13.6.3.2　鸭面对横侧稳定性的影响 966

13.6.3.3　后边条襟翼对横侧稳定性的影响 968

13.6.3.4　横侧操纵性 968

参考文献 971

第14章　三翼面布局………………………………………………………………………方宝瑞14.0 符号表 972

14.1 引言 974

14.2 纵向气动特性 976

14.2.1 升力特性 976

14.2.2 阻力特性 978

14.2.3 力矩特性 979

14.2.4 鸭面位置 981

14.3 横侧稳定性 983

14.4 操纵性 984

14.4.1 襟翼效率 984

14.4.2 全动平尾效率 985

14.4.3 副翼效率 986

14.4.4 方向舵效率 986

14.4.5 差动鸭面 987

14.5 直接力控制 990

14.6 结束语 991

参考文献 992

第15章　有尾与无尾布局的比较…………………………………………………………方宝瑞15.0 符号表 993

15.1 引言 995

15.2 无尾与固定和变后掠机翼有尾方案的比较 996

15.3 有尾方案与无尾方案的比较 999

15.3.1 超音速高空截击机方案 999

15.3.1.1　零升阻力 1000

15.3.1.2　诱导阻力和配平阻力 1001

15.3.1.3　其他方面的比较 1002

15.3.2 跨音速高机动性战斗机方案 1004

15.3.3 放宽静稳定度的影响 1006

15.4 有尾、无尾和鸭式方案的比较 1009

15.5 稳定性操纵性和静不稳定度限制 1011

15.5.1 平尾布局 1012

15.5.2 无尾布局 1014

15.5.3 鸭式布局 1015

15.6 结束语 1016

参考文献 1018

第16章　外挂物布局………………………………………………………………………方宝瑞16.0 符号表 1019

16.1 引言 1022

16.2.1 外挂展向位置 1025

16.2 机翼外挂 1025

16.2.1.1　贴合式外挂 1025

16.2.1.2　挂架式外挂（后掠机翼） 1028

16.2.1.3　挂架式外挂（三角机翼） 1030

16.2.1.4　挂架式外挂（平直机翼） 1031

16.2.1.5　翼尖外挂 1031

16.2.1.6　结束语 1033

16.2.2 外挂弦向位置 1036

16.2.2.1　贴合式外挂 1036

16.2.2.2　挂架式外挂（后掠机翼） 1036

16.2.2.3　挂架式外挂（三角机翼） 1039

16.2.2.4　结束语 1040

16.2.3 外挂垂直位置 1041

16.2.3.1　后掠机翼 1041

16.2.3.2　平直机翼 1041

16.2.3.3　结束语 1043

16.2.4.1　副油箱长细比 1043

16.2.4.2　挂架 1044

16.2.4.3　面积律 1047

16.2.4.4　多外挂 1048

16.2.4.5　机翼相对厚度 1050

16.3 超音速外挂干扰 1052

16.3.1.1　阻力 1053

16.3.1 后掠机翼 1053

16.3.1.2　升力 1057

16.3.1.3　俯仰力矩 1058

16.3.2 三角机翼和平直机翼 1059

16.3.1.4　侧力和偏航力矩 1059

16.3.2.1　阻力 1060

16.3.2.2　升力 1061

16.3.2.3　侧力 1062

16.3.3 外挂外形和大小 1064

16.4 机身外挂 1066

16.4.1.1　半埋、贴合和挂架式的比较 1067

16.4.1 半埋式、贴合式和挂架式外挂 1067

16.4.1.2　外挂的外形 1068

16.4.1.3　外挂前后位置 1069

16.4.2 半埋凹槽影响 1070

16.5 有利干扰和保形外挂 1072

16.5.1.1　挂架式外挂 1073

16.5.1 有利干扰 1073

16.5.1.2　贴合式和半埋式外挂 1076

16.5.2 保形外挂 1079

16.5.2.1　保形集挂炸弹 1080

16.6.1 机翼流场 1082

16.6.1.1　45°后掠机翼 1082

16.6 外挂载荷 1082

16.6.1.2　平直机翼 1086

16.6.2.1　展向位置影响 1088

16.6.2 外挂载荷与外挂布局 1088

16.5.2.2　保形副油箱 1089

16.6.2.2　弦向位置影响 1089

16.6.2.3　垂直位置影响 1092

16.6.2.4　其他 1094

16.7 投放和分离 1099

16.8 发动机短舱 1103

16.8.1 机翼短舱布局 1104

16.8.2.1　翼下短枪 1108

16.8.2 短舱与机翼的干扰 1108

16.8.2.2　挂架 1109

16.8.2.3　贴合式后短舱 1110

16.8.2.4　机翼上部短舱 1112

16.8.3 后机身短舱布局 1113

16.9 结束语 1115

参考文献 1118

第17章　民用运输机的气动布局设计……………………………………………………赵国强17.0 符号表 1122

17.2.1 机翼设计要求和评价准则 1126

17.1 概述 1126

17.2 机翼气动布局 1126

17.2.2 机翼主要参数选择 1128

17.2.3.1 运输机翼型发展的里程碑 1130

17.2.3 高亚音速运输机翼型的发展 1130

17.2.3.2　超临界翼型设计特点 1132

17.2.3.3　超临界翼型的尺度效应 1134

17.2.3.4　发散后缘翼型 1135

17.2.4.1 设计状态的确定 1138

17.2.4 高亚音速运输机机翼设计 1138

17.2.4.2　控制翼型配置 1139

17.2.4.3　最佳弯扭设计 1140

17.2.4.4　弹性变形的影响 1141

17.2.4.5　巡航外形和型架外形 1142

17.2.4.6　翼根和翼尖区处理 1144

17.2.5.2　层流机翼和层流控制 1148

17.2.5 减少高亚音速巡航阻力的其他措施 1148

17.2.5.1　概述 1148

17.2.5.3　细纹——紊流减阻措施 1149

17.2.5.4　翼梢小翼和其他翼尖装置 1150

17.3.1.1　起飞和着陆爬升 1158

17.3 增升装置气动布局 1158

17.3.1 民用运输机增升装置设计要求 1158

17.3.1.3　着陆场长 1159

17.3.1.2　起飞场长 1159

17.3.2.1　后缘增升装置 1160

17.3.2 前、后缘增升装置的典型形式 1160

17.3.3.1　对前、后缘增升装置的要求 1162

17.3.2.2　前缘增升装置 1162

17.3.3 增升装置气动力设计 1162

17.3.3.3　增升装置的缝隙、重叠量和偏度的优化 1163

17.3.3.2钩形升力面和二维粘性分析 1163

17.3.3.4　翼吊短舱的飞机避免喷流打襟翼的几种方法 1168

17.3.4.1 民用飞机安全性现状及对失速特性的要求 1169

17.3.4 改善大迎角失速特性的措施 1169

17.3.4.2　常用的防失速措施 1170

17.4.1 概述 1176

17.4 动力装置气动布局 1176

17.4.2.1 概述 1177

17.4.2 涡扇动力装置的翼吊布局 1177

17.4.2.2　发动机短舱／机翼相对位置 1178

17.4.2.3　发动机短舱／吊挂／机翼综合设计 1183

17.4.2.4　翼吊布局的短舱／吊挂外形设计 1185

17.4.3.1 引言 1189

17.4.3 涡扇动力装置的尾吊布局 1189

17.4.3.2　发动机短舱、吊挂在机身上定位及外形特点 1190

17.4.4.1　短舱外形设计要求 1192

17.4.4 矩舱气动外形设计 1192

17.4.4.2　矩舱外形设计准则 1193

17.5.1.1　平尾设计要求 1195

17.5 尾翼和操纵面气动布局 1195

17.5.1 尾翼和操纵面的设计要求 1195

17.5.1.2　垂尾设计要求 1196

17.5.1.3　副翼、扰流板设计要求 1197

17.5.2.1　尾翼和操纵面统计数据 1199

17.5.2 尾翼和操纵面气动布局设计 1199

17.5.2.2　平尾气动布局设计 1202

17.5.2.3　垂尾气动布局设计 1204

17.5.2.4　副翼和扰流板气动布局设计 1206

17.6.2.1　概述 1207

17.6 民用飞机气动布局设计分析 1207

17.6.1 美国Delta航空公司对150座级短程客机的要求 1207

17.6.2 波音737-300 1207

17.6.2.2　气动布局特点 1208

17.6.3.1 引言 1209

17.6.3 MD-82 1209

17.6.3.2　气动布局特点 1210

17.6.4.1 引言 1215

17.6.4 A320 1215

17.6.4.2　气动布局特点 1216

参考文献 1224

第18章　其他问题…………………………………………………………………………方宝瑞18.0 符号表 1226

18.2 翼根整流 1228

18.1 引言 1228

18.3.1.1 实体 1236

18.3 隐身飞机的气动布局设计 1236

18.3.1 引言 1236

18.3.1.2　空腔体 1237

18.3.1.3　边缘和缝隙 1238

18.3.2.4　形成少量的反射波束 1239

18.3.2 隐身气动设计原则 1239

18.3.2.1 减少飞机的尺寸和部件 1239

18.3.2.2　排除平面的镜面反射 1239

18.3.2.3　消除角反射器 1239

18.3.3.1　机翼 1240

18.3.2.5　翼型头部尖削和减少相对厚度 1240

18.3.2.6　消除或减弱散射源 1240

18.3.2.7　利用部件相互遮蔽 1240

18.3.3 隐身气动设计措施 1240

18.3.3.2　机身 1242

18.3.3.3　尾翼 1245

18.3.3.5　喷管 1246

18.3.3.4　进气道 1246

18.3.4 结束语 1247

18.3.3.6　部件的相互遮蔽 1247

18.3.3.7　口盖和舱门 1247

18.3.3.8　外挂 1247

18.4.1.1　发展回顾 1248

18.4 垂直和短距起落飞机 1248

18.4.1 概述 1248

18.4.1.2 V/STOL飞机 1249

18.4.2.1　推进系统形式 1251

18.4.2 气动布局与推进系统的综合设计 1251

18.4.2.2　超音速V/STOL战斗机方案 1253

18.4.3.1 短距飞机垂直着陆（STOVL） 1257

18.4.3 短距起飞垂直着陆和短距起落 1257

18.4.3.2 短距起落（STOL） 1258

18.4.4 结束语 1262

参考文献 1265

第19章　计算流体动力学及其在气动布局设计中的应用………………………………张仲寅19.0 符号表 1267

19.1.1.2　CFD的效益 1269

19.1 计算流体动力学 1269

19.1.1 引言 1269

19.1.1.1　简史 1269

19.1.1.3　CFD与风洞试验的关系 1270

19.1.1.4　各种CFD方法的选用 1271

19.1.2.2　欧拉方程组 1272

19.1.2 计算流体动力学的数学方程 1272

19.1.2.1　纳维-斯托克斯（N-S）方程组 1272

19.1.2.3　全速势方程 1273

19.1.2.5　附面层方程组 1274

19.1.2.4　小扰动速势方程 1274

19.1.2.6　雷诺方程组 1275

19.1.3.1 概述 1276

19.1.2.7　其他形式的方程及初、边值条件 1276

19.1.3 面元法 1276

19.1.3.2　计算亚音速薄翼升力特性的涡格法 1277

19.1.3.3　面元法的理论基础 1278

19.1.3.4　低阶面元法和高阶面元法 1280

19.1.3.5　小结 1280

19.1.4 有限差分法 1280

19.1.4.1 概述 1280

19.1.4.2　有限差分近似 1281

19.1.4.3　收敛性、相容性和稳定性 1282

19.1.4.4 显式格式和隐式格式 1283

19.1.4.5 CFL条件、人工粘性、TVD格式 1283

19.1.4.6 二步格式 1287

19.1.4.7　松弛迭代法 1288

19.1.4.8　其他方法 1289

19.1.5 其他各种解法 1289

19.1.5.1　有限元素法 1289

19.1.5.2　边界元法 1291

19.1.5.3　有限体积法 1292

19.1.5.4　附面层微分方程解法 1292

19.1.5.5　有粘／无粘迭代算法 1295

19.1.6.1　附面层计算的反方法 1296

19.2 计算流体动力学在飞机气动设计中的应用 1298

19.2.1 概述 1298

19.1.6.2　大迎角分离流动 1298

19.2.2 亚、超音速全机气动力计算 1299

19.2.2.1 引言 1299

19.2.2.2　计算方法 1299

19.2.2.3　计算结果与试验的比较 1300

19.2.3 机翼最佳弯扭设计 1300

19.2.3.1 引言 1300

19.2.3.2　亚音速机翼弯扭设计 1300

19.2.3.3　亚、超音速机翼弯扭设计算例 1302

19.2.4 跨音速机翼和翼型的气动设计 1305

19.2.4.1 引言 1305

19.2.4.2　设计计算方法 1306

19.2.4.3　设计实例 1308

19.2.4.4　补充说明 1310

19.2.5 其他设计计算方法 1310

19.2.5.1　多段翼型气动计算 1312

19.2.5.2　翼身-挂架-外挂的跨音速小扰动计算 1313

19.2.5.3　翼-身组合体跨音速全速势方程计算 1313

19.2.5.4　进、排气系统的内流计算 1313

19.2.5.5　静气动弹性和非定常气动力计算 1313

19.2.6 计算机辅助空气动力设计的现状和发展趋势 1313

19.2.6.1　计算机辅助空气动力设计的现状 1313

19.2.6.2　计算机辅助空气动力设计的发展趋势 1320

参考文献 1324