飞机总体设计- 设计过程及算例(10)

2019-08-31 17:47

的升力并不都为零,会引起附加的零升力矩。当展弦比大于2.5,后掠角小于45?线性扭转时,可用下式估算机翼低速时的Cm0,w

Cm0Acos2?1/4?Cm0,r?Cm0,t??A?2cos?1/4?22???Cm0???????????5.5*cos(28)?0.015?0.015????0?0.00895.5?2*cos(28)?2?

b.机翼俯仰力矩系数对升力导数

机翼的俯仰力矩系数为:Cm,w?Cm0?(xm?xac)Cl 因此,机翼俯仰力矩系数对升力导数为:

dCmxaccr?xref?xac?xref???0.08 ?????【如何查表获得】 dClcrcA?垂尾

没有垂尾

全机零升俯仰力矩系数为:

Cm?Cm,w?Cm,h?Cm,w?0?0.0089?0.08Cl

10.无人机操纵性与稳定性分析

飞机稳定性是飞机设计的一项重要指标。在评价飞机稳定性过程中主要是通过飞机的气动导数来判断。

【要求:理解各导数物理意义,掌握一种计算方法】

(1)横航向静导数计算

横航向静导数是指飞机因侧滑而引起的横向力、滚转力矩和偏航力矩等系数对侧滑角的导数。

a. 横向力对侧滑角的导数Cy?

?翼身组合体

Cy?主要包括:机翼、机身、翼身干扰、机翼上反角等。小迎角时,

机翼贡献是小量,机身贡献包括干扰,则

Cy?wf?Cy?,w?Cy?,f

对于亚音速飞机,Cy?,w??0.00573*???0.00573*?1.5??0.0086

?ACy?,f??2Ki?FO?S0.0051???2*1.25*??0.0581 ?0.2195?其中,Ki 为翼身干扰因子、AFO为机身位于横向力作用点的横截面积。S为机翼面积【如何得来?】

Cy?wf?Cy?,w?Cy?,f??0.0086?0.0581??0.0667

?垂尾

本机机翼两端设置垂尾,此处按照双垂尾计算:

?CY?,V?WFH??0.003?S?CY?,v??2?CY?,Veff?V???2*0.98*1.75*??0.0469 ??C?S0.2195???Y?,Veff??CY?,V?WFH???—机翼+机身+平尾对双垂尾侧滑导数的干扰因子,式中:? ?C??Y?,Veff? CY?,Veff——双垂尾横向力系数导数的有效值, SV——单垂尾面积,S为机翼面积; 从而,全机的横向力对侧滑角的导数为

Cy??Cy?wf?Cy?,v?Cy?,w?Cy?,f?Cy?,v??0.0667?0.0469??0.1136

b. 滚转力矩对侧滑角的导数Cl?

滚转力矩主要来源为翼身组合体和垂尾,其中,机翼占主体。 ?翼身组合体

亚音速小迎角范围,翼身组合体的滚转力矩导数由下式给出

??C???C?C??Cl?,wf?CLwf??l??KM?KF??l???????l?C??CL?A??????L??12??????????????Cl?K??M???????Cl??????C??tg??W14????l?,ZW??Wtg?14?????? 【不知如何计算得来?】

?垂尾

重心位于机翼根弦前缘点后0.1982m。【没明白?是迎角?可能因为机体坐标系与气流坐标系不一致的原因。】

?Zcos??lVsin??Cl?,v?CY?,v?V?b??

?0.05cos2?0.24sin2???0.0469????0.00181.1??全机滚转力矩对侧滑角的导数

Cl??Cl?,wf?Cl?,v??0.04

c. 偏航力矩系数对侧滑角的导数Cn?

偏航力矩系数对侧滑角导数主要由机翼、机身、垂尾等部件产生。 ?翼身组合体

小迎角下,可以忽略机翼产生的偏航力矩。

Cn?,wf?Cn?F?Cn?W?Sl?Cn?F?KWFKRF?FSF?Sb??0.0315*0.45?180?0.0017*1*??0.0057??*??0.2197*1.1???其中,SFS为机身侧面积、lF为机身长度。

?垂尾

Cn?,v??CY?,vlVcos??ZVsin?0.24cos2?0.05sin2??0.0469??0.0103

b1.1全机偏航力矩对侧滑角的导数

Cn??Cn?,wf?Cn?,v?0.0057?0.0103??0.0046(1/rad)

(2)纵向动导数计算

包括俯仰角速度引起的升力系数动导数和迎角角度率引起的升力系数动导数。

a.俯仰角速度引起的升力系数动导数【俯仰阻尼导数】 一般飞机包括平尾和机翼两部分。飞翼布局只有机翼,机身可忽略。

机翼对CLq的贡献,考虑机身存在时可按下式估算

?1?CLqW?F??CLaW??2?XF?0.25???2CLaW?Xcg?0.25??XF??2?0.0761???0.0582??4.4088*?0.5?2(?0.25)??2*4.4088??0.25?0?

0.2233???0.2233??2.9122(1/rad)焦点到翼根前缘距离:xc?0.9679*0.2233?0.2161m 机翼平均气动弦长前缘到翼根前缘距离:0.14m

机翼平均气动弦长前缘到焦点距离:XF=0.2161-0.14=0.0761m 重心位于机翼根弦前缘点后0.1982m

机翼平均气动弦长前缘到重心距离:Xcg=0.1982-0.14=0.0582m 全机俯仰角速度引起的升力系数动导数为:

CLq?CLqW?F??2.9122(1/rad)

b.俯仰角速度引起的引起俯仰力矩系数动导数

一般飞机包括平尾和机翼两部分,而且平尾是主要的,机翼贡献为平尾的10%,对于飞翼布局,无平尾,忽略不计。

Cmq?0

c.迎角变化率引起的引起升力系数动导数

机翼对CLa&的贡献,考虑机身存在时可按下式估算

CLaW&?F??KWF23??3CLa&??M?CLa&?12?? ??31【不知道符号是什么意义,怎么算?】

CLa&?CLaW&?F??d.迎角变化率引起的引起俯仰力矩系数动导数 又称为时差导数,主要来自于平尾,因此

CLm&?0

(3)横向动导数计算

横向动导数计算包括:滚转角速度引起的横向力系数动导数、滚转角速度引起的滚转力矩系数动导数、滚转角速度引起的偏航力矩系数动导数。

a.横向力系数动导数

此动导数在动态分析中不重要,忽略。

b.滚转角速度引起的滚转力矩系数动导数【滚转阻尼导数】 对于一般飞机,主要由机翼、平尾、垂尾产生。 ?机翼

??Clp??K?CLaW,CLClpW???ClpW,???Clp,drag ????C?K?????CL?0??Law,CL?0Clpw,???4?sin??2?4??3??1???sin??ClpW,??0

1?3?22?Clp,drag?Clp,CDi?CLW?CLW?0.125CD0W

????【不知道怎么算??,参数哪里来?】 ?垂尾


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