发布时间 : 星期一 文章飞机总体大作业——四代机设计方案2更新完毕开始阅读57dd20b2e009581b6bd9ebf6
第三章 总体方案设计
3.1总体布局选择
3.1.1方案一：总体布局为三翼面布局
三翼面布局的优点：
（1）综合了常规和鸭式布局的优点，有可能得到很好的气动力特性，特别是操纵性和配平特性。
（2）使气动载荷分配更加合理，从而可以减轻机翼上的载荷，减轻结构重量。
（3）增加一个前翼多了一个安定面和操纵面，可以大大提高飞机的操纵性与稳定特性，特别是在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。
（4）采用三翼面布局一定程度上可以减小水平尾翼的面积与其相应的结构重量。
三翼面布局的缺点：
增加一个翼面及其操纵系统使得结构复杂性有所增加，零升阻力和重量也稍有增加。需要注意的是，三翼面布局的优点主要来源于旋涡的有利干扰，但在大迎角增大到一定程度，旋涡会发生破裂，导致稳定性和操纵性的突然变化，以及气动力的非线性的产生。另外，鸭面及其偏度对大迎角的稳定性和操纵性也有很大影响。
3.1.2方案二：总体布局为正常式布局
① 配平能力强：平尾升力可上可下。
② 为保证纵向静稳定性，全机焦点应落在全机重心之后。
③ 为保证纵向静操纵性，机翼安装角应大于平尾安装角，即机翼迎角应大
于平尾迎角，也即要求机翼先失速，尾翼后失速。
④ 从亚音速到超音速，焦点后移量大，操纵困难。
⑤ 机翼的下洗对平尾有不利的影响，布置不当配平阻力较大。
我们所设计的飞机采用了矢量推力发动机，不完全靠气动外形控制飞机，且为了突出隐形效果，综合各种考虑，我们设计的飞机选择了方案二
3.2机身布局
选用机身布局为宽机身布局加翼身融合布局。 在隐身要求的前提下，外部副油箱与导弹等武器均需放置于机身内部，在不
影响有效载荷的情况下，宽机身成为必然选择。
采用翼身融合体具有如下优点: （1）减少了雷达散射截面积, 提高了飞机隐身性能, 这是因为融合消除了机
身与机翼角反射区的强反射。
（2）在机翼、机身结合处, 能提供更大的结构高度, 减轻质量, 同时还可
以增加机身内部的容积, 飞机将武器与外挂都装入机身内, 提高了隐身效果。
（3）部分地改进了气动特性, 由于翼身融合机体增加了边条，提高了飞
机大迎角时的升力, 改善了大迎角的气动特性; 并且, 翼身融合飞机的焦点前移, 减少了静稳定度, 更便于实施主动控制, 有利于机动飞行。
中单翼偏上，机身上部与机翼融合在一起。机身侧面与垂尾平面平行，使反射波避开雷达威胁的主要方向。机身下部基本为平面，有武器舱门。在进气口以前的前机身截面下部是向内倾斜的平面与垂尾平面平行，上部略带弧度，以便与座舱盖构成融合体。机头倾斜的平面在两侧形成棱边，大迎角时能保持左右旋涡的对称，进一步提高了大迎角时的飞行品质。机身采用超音速面积率进行优化外形设计。
3.3发动机的类型、数目和布置：
涡轮风扇发动机2台置于机身后部、二维矢量控制喷口。 推力矢量技术对战斗机的作用：（曲东牙：《推力矢量控制披术发展及关键技术分析》，《航空科学技术》2002.3）
（1） 战斗机采用推力矢量控制技术后可显著改善其垂直，短距起降性能， 以降低战斗机对机场的要求和减少对机场的依赖程度。
（2）战斗机采用推力矢量控制技术后可增大机动能力．提高空战效能。如 F_22在采用推力矢量控制技术后，迎角20o时的最大滚转角速度由65o/s提高到
110o/s，滚转360o的时间由lO.5s减少到5.7s。
（3）战斗机采用推力矢量控制技术后．可提高战斗机的隐身性能。
（4）战斗机采用推力矢量控制技术后可提高飞机的操作效率。采用二元喷 管推力矢量的飞机， 由于其喷口距飞机重心远，推力矢量能提供较大的纵向操纵力矩，并且不随迎角变化。在二元喷管推力矢量用于横—航向操纵时，低速操纵效率可提高一倍，大迎角时尤为显著，非常有利于飞机的亚音速和超音速机动能力的提高。同时，二元喷管推力矢量便于用作反推力装置和飞行中的减速设计。
3.2进气道布置
进气道设计的隐身性要求是要使入射波不能“直达”压气机，避免镜面反射。
为此我们选用低可探测型飞机广泛采用的S形进气管道。进气道唇口边缘在俯视平面前掠，其前掠角接近机翼后缘前掠角，侧视平面的后掠角与垂尾前缘平行。这样不但减小了唇口反射波的强度，而且将反射波集中在飞机的少数几个反射波束中去，造成垂直于进气口口面的入射波完全被机身遮挡，从而使雷达在任何方向上均无法检测到来自进气口的强法向回波，在雷达探测的主方向起到减小RCS的作用。而且，当飞机受到雷达波从前—下—外入射进气口时，前身的唇边对于进气道的腔体可提供有效的遮挡，当飞机受到头向入射式，斜切的进气口只产生很弱的回波，腔体虽得不到机身及前伸唇边的遮挡，但其弯度较大的S形进气管道配合使用吸波材料可以有效的吸收进入腔体的入射波及从压气机返回的反射波。
3.3机翼布局
机翼采用上单翼。 类 翼-身干扰阻力 结构布置难易/重量 机身容积利用率/机身高度 中央翼盒能否贯穿机身 翼吊发动机寿命/维修性 机翼上安装起落架 参 考 内 容 型 上单翼 中 易/轻 好/低 可以 长/难 难/重 相当于 机翼上反 中单翼 小 难/重 差/适中 不可以 较长/较易 较易/较轻 下单翼 大 较易/较轻 较好/高 可以 短/易 易/轻 相当于 机翼下反 对操稳特性影响 本机对不利因素采取的措施有：发动机置于机身后部，采用宽机身，将起落架设置在机身之内。
3.4尾翼布局
尾翼布局：水平尾翼与垂直尾翼合并为V型翼。
3.5起落架型式
起落架类型与布置：可收放式前三点起落架。 前三点式起落架的特点：
（1）具有起飞着陆时滑跑的稳定性。
（2）适用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操纵驾驶比较容易。 （3）飞行员座舱视界的要求较容易满足。 （4）可使用较强烈的刹车，缩短滑跑距离。 （5）缺点是前轮可能出现前轮“摆振”现象。
3.6隐身设计
隐身布局考虑：
(1) 在飞机布局上, 尽量采用翼身融合体结构, 使机翼、机身平滑过渡, 以减少容易产生电磁波反射的尖角、平面; 双垂尾合并为V型倾斜尾翼, 使电磁波发散;把武器(包括导弹)携带在机内,不外露。
(2)采用涡轮风扇发动机, 使内外涵道的热、冷气体混合排出, 并加以处理,
利用机身遮挡进气口，减少红外特征。 (3)减小RCS值; 屏蔽进气道和尾喷口。 (4) 表面涂覆雷达波吸收材料。
（5）采用S形进气道，防止发动机进气口直接暴露于对方红外探测器的监
测下。