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飞行器空气动力工程计算方法第四章
第四章 翼身组合体的气动特性 §4-1 翼身组合体干扰现象 §4-2 翼身组合体升力特性 §4-3 翼身组合体力矩特性 §4-4 翼身组合体阻力特性 §4-1 翼身组合体干扰现象 §4-2 翼身组合体升力特性 §4-3 翼身组合体力矩特性 §4-4 翼身组合体阻力特性 * * 升力线斜率相差不大,最大升力系数变小,弹身使得弹翼更早分离所致; 俯仰力矩系数变化较大, 弹身本身存在不稳定力矩,弹翼自由涡干扰弹身尾部; 组合体升力不等于外露翼升力与单独弹身升力之和。 组合体弹身附近流管变细,流速增大,因而弹身附近的升力比单独弹翼相应位置处的升力要大。 一、身对翼的干扰现象 带弯度翼型单独翼流动与组合体流动如图 横向流使弹身两侧气流方向向上偏斜,引起上洗,使得弹翼展向迎角增加,靠近弹身处增加越大。 一、身对翼的干扰现象(续) 组合体流动如图 小结: ①身对翼干扰使翼产生附加升力(干扰升力); ②身占据部分翼面积,使毛翼升力减小; ③ ①翼前弹身部分,翼附着涡产生上洗,自由涡产生下洗,总效应上洗; ②翼身结合处,满足身边界条件,气流沿翼流动,有一定下洗,大小正好抵消来流速度; ③翼后,附着涡、自由涡都产生下洗,距离越远,附着涡作用越小,自由涡作用趋于定值。 二、翼对身的干扰现象 1.翼附着涡和自由涡产生法向洗流(翼前弹身上洗,翼后弹身下洗) 二、翼对身的干扰现象(续) 2.压强传递效应 上翼面负压场向身上面传递,下翼面正压场向身下面传递,身上、下产生压力差,形成干扰升力。 ②压强传递效应,只能在后马赫锥内的区域,影响区后移; 二、翼对身的干扰现象(续) 3.超音速流时的身翼干扰 ①横流 总是为亚音速,所以机翼产生的上洗干扰与亚音速时相同。 ③翼附着涡对前身不产生上洗,对后身仍然产生下洗,下洗必然产生负升力,但该值很小,对总升力影响不大,而对力矩有很大贡献(力臂长)。所以压力中心影响很大。 一、细长体理论 假定 很小,弹翼 很小,视为平板翼,弹身 小,视为细长体,弹翼有安装角 ,小扰动情况。 平板翼安装角为零,翼和身迎角为 ,故称 组合体迎角为零,翼相对身有安装角 ,翼的迎角为 ,身迎角为0,故称 一、细长体理论(续) 1. 翼身组合体在圆柱段,弹身载荷系数 单独弹身载荷系数 (一) 情况 翼对身干扰载荷系数 积分得到翼对身的干扰升力 一、细长体理论(续) 2. 翼身组合体在圆柱段,弹翼载荷系数 (一) 情况 积分得到弹身干扰下的弹翼升力 圆柱段弹身弹翼组合段的升力系数 翼身组合体的升力系数 一、细长体理论(续) 3. 翼身干扰因子 (一) 情况 一、细长体理论(续) 翼身干扰因子 (二) 情况 情况 情况 ①求 之值 ;②查干扰因子;③求外露翼的升力系数。 二、小迎角翼身组合体升力特性计算 (一)大展弦比翼身组合体 二、小迎角翼身组合体升力特性计算(续) (二)中、小展弦比翼身组合体(圆柱弹身) 非中单翼 二、小迎角翼身组合体升力特性计算(续) (三)椭圆截面机身-中单翼的翼身组合体 二、小迎角翼身组合体升力特性计算(续) (四)+字形和×字形翼身组合体 参考面积:毛机翼按一对翼面积计算 1. ×字形 二、小迎角翼身组合体升力特性计算(续) (二)+字形和×字形翼身组合体 2. *字形 3. +字形与中单翼相同 三、亚音速大迎角细长翼身组合体升力特性计算 机身头部体涡引起非线性升力;机翼前缘分离涡引起非线性升力 考虑非线性升力的机身升力系数 身对翼干扰下翼的升力系数,包括非线性升力 涡干扰因子和涡强系数 翼对身干扰升力,包括非线性升力干扰部分 四、超音速大迎角细长翼身组合体升力特性计算 细长体三角翼身组合体,弹翼在圆柱段。(考虑非线性升力) 经验修正因子 不计非线性升力干扰 横流因子 身涡对翼干扰产生的负升力 翼涡对身干扰产生的升力 俯仰力矩特性可根据法向力 和轴向力 及其作用点位置计算。 ①参考点取为飞行器重心,用G点表示,坐标为 ②参考长度——飞机取毛机翼的平均气动弦长,导弹取弹身全长 ③参考面积——飞机取毛机翼面积,导弹取弹身最大横截面积 ④飞机—— 的前缘为坐标原点, 轴与机身纵轴重合; ⑤导弹——弹身前缘为坐标原点, 轴与机身纵轴重合。 一、亚音速时大展弦比翼身组合体的俯仰力矩特性 毛翼零升力矩系数,焦点位置和升力系数 从机翼平局气动弦长前缘 机身对组合体零升力矩贡献 机身使机翼焦点移动量 二、亚超音速时中小展弦比翼身组合体的俯仰力矩特性 中单翼翼身组合体俯仰力矩系数 第一项:单独机身的贡献 第二项:单独外露翼的贡
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