[科普中国]-气动布局设计

设计内容（导弹）进气道的外形和位置设计

进气道既是推进系统的组成部分又是导弹的组成部分，其功用是提供发动机工作所需的空气流量，从全弹气动外形设计的角度，进气道的外形和位置设计应在满足发动机工作的条件下，尽量减小外阻，对全弹的气动特性无不良影响，设计要求应相对简单，质量小，可靠性和经济性好。进气道的位置主要有头部进气、下颌进气、腹部进气、两侧进气、背部进气和X形进气等。

翼面的外形及布局设计(1)翼而的外形设计

翼面包括弹翼、尾翼和舵面，是导弹产生升力、侧力和控制力矩的主要部件，其阻力占全弹阻力的20%～50%，翼面的外形设计包括剖面设计和平面形状设计。弹翼的外形设计应能产生足够的过载，并且阻力要尽可能小，同时在弹翼几何外形之内必须提供足够的空间满足结构设计要求。尾翼的作用主要是凋整全弹的静稳定性，在外形设计上与弹翼的要求基本一致，其失速迎角应稍大于弹翼。舵面的作用主要是提供导弹的控制力矩，存外形设计卜．应与导弹的静稳定’障相匹配，合理地安排舵轴位置，使铰链力矩尽可能小。

(2)翼面的布局设计

翼面的周向布置形式主要有两种，一种是面对称布置方案，即导弹存在一个对称面，空气动力相对该平面具有对称性，如一字形弹翼；另一种是轴对称布置方案，主要有十字形和x字形等。采用面对称布置的优点是质量小，升阻比大，有利于增加航程，缺点是侧向力过载能力小，一般采用BTT控制．通过弹体倾斜利用法向力的侧向分量产生侧向过载，对航向机动的指令反应较慢；轴对称布置的优点是升力和侧力基本一致，导弹在各个方向上的过载能力相同，不需要弹体倾斜就可快速地产生侧向过载，适于在各方向上机动性要求较高的导弹，缺点是质量较大，升阻比较小。1

目的与任务（导弹）气动布局研究的目的不仅是确定当前型号的具体外形，重要的是根据型号的发展过程中已存在的各种问题和预计型号发展前景中可能遇到的一些问题，结合空气动力学研究的新进展，发现的新规律，从发挥空气动力性能的优势出发，提出一些能解决各种矛盾的基本气动构型或某些特殊部件，通过实验研究、理论汁算和数值求解等方法分析和验证这些新构型、新部件的。苫气动力性能，为空气动力设计人员、总体设计人员提供一个可供选择的气动外形。

导弹气动布局研究飞机气动布局研究有本质的差别，主要有两个方面：一方面，导弹是尢人驾驶飞行器，不受人的生理极限的限制，因此导弹琶行允许的速度范围、加速度范围、迎角范围、热环境、振动环境等比飞机所允许的范围宽得多，这开阔了气动布局的领域，同时也增加了气动布局中研究的因素和难度；第二方面，导弹是一次性使用的武器．故多采用极限设计，外形和结构方式力求简单，工艺性能好、质量小，从而使导弹研制周期缩短，成本降低。

一般导弹的设计分为三个阶段：①概念设计，即基于任务需求，确定飞行器的初始外形；②初步没计，即确定主要的结构、外部形状、飞行器配置和尺寸；③详细设计，确定飞行器的其他具体布局。导弹的性能和成本几乎总是在前两个设计阶段确定。作为一般的规则，结构特性更大程度卜由导弹内部部件的布局决定，而导弹的外部形状则直接影响其性能，且气动设计是冕穿于整个过程的。因此，在初始慨念设计阶段，确定导弹的气动外形是导弹设计需解决的重要问题之一。2

设计内容（飞机）依据使用方主管部门立项批复或合同对飞机的战术技术要求，进行气动布局设计，选择满足要求的气动布局方案。气动布局设计的主要工作有：

①气动布局形式选择；

②机翼平面形状和参数选择；

③机身外形和参数选择；

④翼身组合体研究与选择；

⑤尾翼(含前翼)的位置、平面形状和参数选择；

⑥确定外挂布局；

⑦确定和匹配全机气动力焦点和重心后极限；

⑧气动布局优化和一体化综合设计；

⑨气动布局计算分析；

⑩风洞试验。3

形式选择气动布局形式选择应包括：

①深入研究飞机战术技术指标要求，进一步明确气动力设计要求；

②对可行性论证阶段已能较好满足要求的1～2种(不超过3种)布局形式进行布局参数的调整和完善；

③进行布局参数可行性总体协调；

④进行布局形式选择的CFD计算；

⑤进行布局形式选择的风洞试验；

⑥经过分析、评估，给出满足飞机战术技术指标要求的布局形式。3