一种单后掠高隐身飞翼布局的翼型族

本发明涉及翼型设计，具体为一种单后掠高隐身飞翼布局的翼型族。

背景技术：

1、飞翼布局没有传统布局飞机的桶状机身，装载区完全浸没在巨大的机翼内，扩大了机身内可利用空间，具有良好的装载特性；翼-身高度融合使整个机体都成为一个升力面，消除翼-身气动干扰的同时，其外形可依气动、结构性能最优的条件进行设计，因此飞翼布局具有更好的航程、更长的续航时间；去除了平尾、垂尾等外形突起部件，不但消除了翼-尾涡流和激波影响，还可使浸润面积降低1/3，有利于减小摩擦阻力，其升阻比较之常规飞机可提高15％-20％；没有明显的横航向操纵面，可以显著降低其外形的全向雷达散射截面(radar cross section,rcs)；此外，尾翼的去除可以减轻全机的结构重量，使其在相同的推力下能够拥有更大的起飞重量。因此，飞翼布局飞机在气动效率、隐身性能和结构强度等方面相对于传统布局飞机均更具优势，被现代战斗机和轰炸机广泛采用。

2、尽管具备以上优点，但飞翼布局由于翼-身高度融合，没有尾翼，同时其纵向尺度相对较短，导致纵向和航向稳定性不足，配平和操纵方面有很大缺陷，但随着自动控制技术的进步，操纵问题得到了改善，因此美军的b-2、b-21飞机才得以成功。

3、然而，飞翼布局尤其是单后掠飞翼布局仍然面临如下挑战：1)现代战争对作战飞机的机动性能要求越来越高，而飞翼布局先天纵向和航向的稳定性不足，即便有自动控制系统作用的情况下，飞行过程中配平仍然困难，新一代飞翼布局翼型设计必须严格考虑纵向力矩配平要求；2)现代战争对作战飞机的隐身性能要求越来越高，而飞翼布局由于没有尾翼，其操控需要诸多舵面配合实现飞行控制，但舵面开裂导致飞翼布局表面出现大量的电磁缺陷，造成隐身特性的损失，新一代飞翼布局必须从翼型优化设计的层面进一步提高隐身性能；3)现代战争对作战飞机的高速巡航、突防性能要求越来越高，飞行马赫数越来越高，单后掠飞翼布局的阻力对于速度比较敏感，巡航马赫数提高困难，需要进一步提高阻力发散马赫数。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种单后掠高隐身飞翼布局的翼型族，本发明的技术方案为：

2、所述一种单后掠高隐身飞翼布局的翼型族，包括內翼段翼型、外翼段翼型、翼尖区翼型三个翼型；

3、所述内翼段翼型上表面的参数描述为：

4、

5、所述内翼段翼型下表面的参数描述为：

6、

7、所述外翼段翼型上表面的参数描述为：

8、

9、所述外翼段翼型下表面的参数描述为：

10、

11、所述翼尖区翼型上表面的参数描述为：

12、

13、所述翼尖区翼型下表面的参数描述为：

14、

15、进一步的，所述内翼段翼型上、下表面数据在表1和表2给出：

16、表1内翼段翼型上表面坐标

17、

18、

19、表2内翼段翼型下表面坐标

20、

21、

22、所述外翼段翼型上、下表面数据在表3和表4给出：

23、表3外翼段翼型上表面坐标

24、

25、

26、表4外翼段翼型下表面坐标

27、

28、

29、所述翼尖区翼型上、下表面数据在表5和表6给出：

30、表5翼尖区翼型上表面坐标

31、

32、

33、表6翼尖区翼型下表面坐标

34、

35、

36、进一步的，获得所述内翼段翼型的设计状态为ma＝0.73,cl＝0.25，基准翼型为naca 65,3-014，设计目标为减阻和提高前向rcs特性，气动约束为力矩系数不小于0.025，几何约束为翼型最大厚度不减小，具体设计数学模型为：

37、

38、s.t.cl＝0.25

39、cm≥0.025

40、thickmax≥thickmax_initial

41、获得所述外翼段翼型的设计状态为ma＝0.75,cl＝0.40，基准翼型为naca 65,3-013，设计目标为减阻和提高前向rcs特性，气动约束为力矩系数不小于0.01、提升阻力发散特性，几何约束为翼型最大厚度不减小，具体设计数学模型为：

42、

43、s.t.:cl＝0.40

44、cm≥0.01

45、cd_0.75-cd_0.73≤0.001

46、thickmax≥thickmax_initial

47、获得所述翼尖区翼型的设计状态为ma＝0.76,cl＝0.20，基准翼型为naca 65,3-011，设计目标为减阻，气动约束为提升阻力发散特性，几何约束为翼型最大厚度不减小，具体设计数学模型为：

48、

49、s.t.:cl＝0.20

50、cd_0.76-cd_0.73≤0.001

51、thickmax≥thickmax_initial

52、其中，ma为马赫数，cl、cd、cm分别为升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数，rcs为雷达散射截面积，thickmax为翼型最大厚度，下标initial表示基准翼型。

53、进一步的，所述内翼段翼型的特点为：相比于基准翼型，内翼段翼型的前缘半径明显减小，呈现“鹰嘴”特征，利于提升雷达隐身特性；前缘吸力峰明显降低，上表面低压区前移，压力过度平缓，利于降低压差阻力；前缘正弯度和后缘负弯度增加，利于维持抬头力矩特性；

54、所述外翼段翼型的特点为：相比于基准翼型，外翼段翼型的上表面外形趋于平坦，利于兼顾气动和隐身特性；前缘吸力峰略有提升，最大厚度位置后移，后缘厚度增加，压力恢复和缓，利于削弱激波强度、降低激波阻力，且利于提升阻力发散特性；后缘厚度增加也利于维持力矩特性；

55、所述翼尖区翼型的特点为：相比于基准翼型，翼尖区翼型的上表面外形趋于平坦，利于兼顾气动和隐身特性；前缘半径增大，后缘弯度增大，失速攻角增大，保证在低速时具有良好的升阻特性和力矩特性；最大厚度位置略有前移，前缘吸力峰减少，具有两道压力恢复区，有利于提高阻力发散特性，下表面低压区向前缘移动，使其压力恢复更加和缓，可降低压差阻力。

56、有益效果

57、本发明提出的一种单后掠高隐身飞翼布局的翼型族，针对单后掠飞翼布局，将其分为内翼段、外翼段和翼尖区进行气动隐身优化设计，获得翼型族具有以下有益效果；

58、对于内翼段，在约束俯仰力矩情况下，通过减阻和隐身设计，所得翼型前缘半径减小，呈现“鹰嘴”特征，雷达隐身性好；前缘吸力峰低，上表面低压区前移，压力过度平缓，压差阻力小；前缘正弯度和后缘负弯度增加，抬头力矩特性得以维持；

59、对于外翼段，在约束俯仰力矩和阻力发散马赫数的情况下，通过减阻和隐身设计，所得翼型上表面外形趋于平坦，可兼顾气动和隐身特性；前缘吸力峰略有提升，最大厚度位置后移，后缘厚度增加，压力恢复和缓，可降低激波阻力，且能够提升阻力发散特性；后缘厚度增加，力矩特性得以维持；

60、对于翼尖区，在约束阻力发散马赫数的情况下，通过减阻设计，所得翼型上表面外形趋于平坦，可兼顾气动和隐身特性；前缘半径增大，后缘弯度增大，失速攻角增大，保证在低速时具有良好的升阻特性和力矩特性；最大厚度位置略有前移，前缘吸力峰减少，具有两道压力恢复区，能够提高阻力发散特性，下表面低压区向前缘移动，使其压力恢复更加和缓，可降低压差阻力。