【摘要】：在民用飛機氣動布局發(fā)展演變的歷程中,技術(shù)因素是根本推動力。為了研究未來民機的發(fā)展方向、技術(shù)需求以及應(yīng)對策略,在回顧民機氣動布局發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,梳理了在現(xiàn)代民機氣動布局形成與演變過程中有著重要影響的4大類技術(shù)因素:航空發(fā)動機、氣動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、飛行控制,并且揭示了這些技術(shù)因素在民機發(fā)展及其氣動布局演變中所發(fā)揮的作用。結(jié)合未來航空運輸市場出現(xiàn)的新需求,分析了未來民機的主要發(fā)展方向,重點分析了未來非常規(guī)布局民機可能采用的翼身融合、雙氣泡機身、支撐翼以及聯(lián)結(jié)翼等氣動布局形式。最后探討了新技術(shù)條件下民用飛機發(fā)展在技術(shù)方面的需求和挑戰(zhàn),以及未來民用飛機總體設(shè)計的技術(shù)策略,明確了多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化是滿足未來民機總體設(shè)計需求的有效技術(shù)途徑。
【圖文】：

３２航空學(xué)報Ｊａｎ．２５２０１６Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１圖１美國道格拉斯飛機公司ＤＣ－３（活塞螺旋槳）［１０］Ｆｉｇ．１ＤＣ－３ｏｆＤｏｕｇｌａｓＡｉｒｃｒａｆｔＣｏｍｐａｎｉｅｓｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ（ｐｉｓｔｏｎｅｎｇｉｎｅｗｉｔｈｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）［１０］特征，全金屬半硬殼式結(jié)構(gòu)、懸臂梁下單翼、機翼安裝２臺發(fā)動機、可收放式起落架以及寬大的近似圓柱形機身。事實證明這一設(shè)計非常成功，該機在２０世紀(jì)４０年代就已經(jīng)處于世界航空運輸業(yè)的壟斷地位。截至二戰(zhàn)結(jié)束，該型飛機一共生產(chǎn)了１３０００多架（包括其軍用型Ｃ－４７），成為世界上單一機型產(chǎn)量最多的運輸機［２，１０］。燃氣渦輪發(fā)動機在２０世紀(jì)４０年代趨于成熟，而英國最早嘗試將這種發(fā)動機應(yīng)用于民航客機，相繼研發(fā)了渦輪螺旋槳動力的“子爵”客機和渦輪噴氣動力的“彗星”客機，２種機型均在２０世紀(jì)５０年代初投入商業(yè)運營。相比噴氣式客機，渦輪螺旋槳客機在燃油經(jīng)濟性方面具有優(yōu)勢，但飛行速度提升有限，運輸效率遠不及噴氣式客機，在大型客機的競爭中很快被噴氣式客機所取代，沒有成為現(xiàn)代客機的主流［２，１１］。作為現(xiàn)代客機的一個分支，渦輪螺旋槳客機憑借燃油經(jīng)濟性較好、使用維護成本低、機場適應(yīng)性好等特點在支線航空領(lǐng)域占據(jù)一席之地。２．２渦噴／渦扇民用飛機世界上第一種噴氣式客機是由英國德哈維蘭公司生產(chǎn)的“彗星”客機，它于１９４９年出廠，１９５２年投入航線運營［１２］，其氣動布局如圖２所示。“彗星”客機配備４臺由羅羅公司生產(chǎn)的渦輪噴氣發(fā)動機，采用后掠機翼，機身采用鋁

運營。相比噴氣式客機，渦輪螺旋槳客機在燃油經(jīng)濟性方面具有優(yōu)勢，但飛行速度提升有限，運輸效率遠不及噴氣式客機，在大型客機的競爭中很快被噴氣式客機所取代，沒有成為現(xiàn)代客機的主流［２，１１］。作為現(xiàn)代客機的一個分支，渦輪螺旋槳客機憑借燃油經(jīng)濟性較好、使用維護成本低、機場適應(yīng)性好等特點在支線航空領(lǐng)域占據(jù)一席之地。２．２渦噴／渦扇民用飛機世界上第一種噴氣式客機是由英國德哈維蘭公司生產(chǎn)的“彗星”客機，它于１９４９年出廠，１９５２年投入航線運營［１２］，其氣動布局如圖２所示。“彗星”客機配備４臺由羅羅公司生產(chǎn)的渦輪噴氣發(fā)動機，采用后掠機翼，機身采用鋁制蒙皮，使用增壓客艙�？梢钥闯觯板缧恰笨蜋C基本上繼承了ＤＣ－３的氣動布局設(shè)計，將發(fā)動機安裝在機翼根部，對噴氣式發(fā)動機采用了內(nèi)埋設(shè)計。這種安裝方式使得發(fā)動機的維護操作困難，對于噴氣式客機來說是一種不成功的設(shè)計。１９５４年，投入運營不久的“彗星”客機連續(xù)２次墜毀，給這一機型造成致命打擊。通過對事故的調(diào)查分析，工業(yè)界對金屬疲勞問題有了新的認識，進而改進了噴氣式客機增壓客艙的設(shè)計方式［１３－１４］。但是“彗星”客機因為不夠成熟的設(shè)計，很快退出了噴氣時代航空運輸市場的競爭。圖２英國德哈維蘭公司生產(chǎn)的“彗星”客機［１２］Ｆｉｇ．２“Ｃｏｍｅｔ”ａｉｒｌｉｎｅｒｏｆｄｅＨａｖｉｌｌａｎｄｉｎＢｒｉｔａｉｎ［１２］２０世紀(jì)５０年代發(fā)展的波音７０７是美國第一種噴氣式客機，，也是噴氣時代民航工業(yè)誕生的第一個經(jīng)典機型，對后續(xù)噴氣式客機氣動布局設(shè)計具有深遠影響［１５］。與此同時，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機也開始出現(xiàn)

【參考文獻】

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本文編號：2610073