后翼参数对联接翼布局飞行性能影响研究

与常规布局相比，联翼布局具有结构重量轻、抗弯扭强度大、诱导阻力低、升力系数大和稳定性好等优点。本文对一种联接翼布局无人机的几何气动外形进行了初步设计，并通过一个变量参数改变后翼几何外形，构造了此联接翼飞机的变形构型。采用CFD数值模拟方法，使用STARCCM+软件对飞机的外流场几何模型进行网格划分和仿真计算，得到并分析了联接翼布局的基本气动参数，包括升力系数、阻力系数、升阻特性、俯仰力矩系数等，对各参数下飞机的气动性能进行了计算和对比分析。结论表明，改变后翼外形参数对无人机升阻特性的影响较小，对俯仰特性的影响较大，适当修改后翼几何形状对改善联接翼布局的俯仰操纵能力有较好的帮助。为将联接翼布局飞机设计及相关理论研究提供一定的借鉴和参考。

联接翼布局飞机与常规布局相比具有众多优点，如：重量轻，刚度大，诱导阻力小，跨音速面积分布好，最大配平升力系数高，浸润面积小，具有直接升力和直接侧力控制能力，稳定性和操纵性好等。

20 世纪70 年代美国的J. Wolkovitch [1]首先提出了连翼布局飞机的概念并对联接翼开展的系列分析及实验研究，结果表明联接翼相对传统单翼具有气动、结构等优势。自此后国内外已经对菱形连翼布局飞机进行了大量的研究并进行了风洞试验，R.K. Nangia 等[2]、J. Wolkovitch [3]、J. Corneille [4]对盒式翼/联接翼完成了系列风洞实验， 验证了此类气动布局的升阻特性优势。

龙纯毅等[5]基于CFD 计算对联翼布局机翼模型进行数值仿真，对端板的偏转角度设计了试验方案，分析不同偏转角α 下的升阻比和俯仰力矩特性。

尹钧等[6]采用涡格法研究了联接翼主要布局参数变化对升力系数、阻力系数和最大升阻比的影响。

王晓璐等[7]采用基于S-A 方程湍流模型的雷诺平均法求解N-S 方程， 研究了联接翼布局前后翼几何参数对气动特性的影响规律。孙俊磊等[8]采用基于混合网格技术及k-k 转捩模型求解雷诺平均N-S 方程的多重参考系(MRF)方法对带桨状态的低雷诺数菱形翼布局无人机(UAV)的气动特性进行了准定常数值模拟， 研究了螺旋桨在不同安装位置时其滑流对联接翼布局无人机气动特性的影响。

为保证飞机的飞行性能和飞行品质，飞机通常需要满足一定的静稳定性要求，气动焦点和重心需要保持合适的相对位置。联接翼布局的前后翼作为统一的升力面和控制面，两者产生的升力共同平衡飞机重量，两者的控制面共同对飞机进行配平。由于前翼气动效率相对于后翼要高，因此盒式翼/联翼布局通常将前翼作为主升力面，但后翼同样作为一个重要的升力面，会使全机焦点和压心位置后移，对整个飞机的气动性能产生极大的影响。在前后翼面积分配一定的情况下，影响全机焦点的一组重要参数是前后翼的升力线斜率，影响全机压心的一组重要参数则是前后翼的升力系数。前后翼的升力线斜率受到前后翼展弦比、后掠角、飞行马赫数以及前后翼气流干扰等总体性能和几何参数的影响。当后翼几何外形参数发生改变时，后翼前掠角、前后翼距离等参数的变化将会对飞机的飞行性能产生较大的影响[9] [10]。

本文提出了一种联接翼布局无人机方案， 采用CFD 方法对联接翼布局方案模型的外部流场进行数值模拟，研究了在保持前翼参数以及前后翼翼根间距不变的情况下，后翼外形变化对联接翼布局的升阻特性以及俯仰特性的影响。