简易飞行器设计与制作+文献综述(3)
图2.1 总体方案设计流程图
2.1 飞行器箭体气动布局设计
在飞行器箭体设计方面，需根据飞行器的飞行速度、发射条件及设计要求选择合适的头锥、尾段。各种外形的头锥相对于平头头锥的阻力百分比如图2.2所示，从图2.2中可以看出，平头头锥的阻力系数是最大的[4]。
在简易飞行器的飞行过程中：头锥形状产生的头阻是影响飞行特性的重要影响因素之一，选择头锥外形时可根据各自特点确定；尾段形状产生的尾阻也不容忽视，主要因为在气流流过飞行器到达尾部时，空气气流突然发生转变，在尾段表面分离，产生了尾段底部的部分真空，在低压区的压强差条件下形成的底部阻力。各种头锥和尾段外形的优缺点[5-7]比较如表2.1所示。
图2.2 各种外形的头锥相对于平头头锥的阻力百分比
表2.1 各种头锥、尾段外形的优缺点
名 称 简 图 优 点 缺 点
头锥 平头 结构简单 飞行阻力很大
锥角 工艺简单 容积小、结构较重
钝形 阻力较小、易解决防热 在气动力下容易使弹头产生“漂移”，影响命中精度
弧形 大内腔容积、小结构质量、小空气阻力、弹头外形比较合理 气动特性比较复杂
尾段 平头 结构和工艺简单、容积大、作为发射支承时稳定性好 气动阻力大
锥形收缩 工艺简单、气动阻力较小 容积受限、转换处应力较大
曲线形收缩 气动阻力小 工艺复杂、稳定性也差
考虑到简易飞行器的低速飞行实际工况，综合比较各种头锥、尾段外形的优缺点，同时考虑加工工艺的可操作性，本文采用钝形头锥和柱形尾段的方案。
2.2 飞行器稳定翼结构布局设计
稳定翼面的外形、安装形式将对飞行器的升力、阻力、稳定性产生很大影响，常见三角形、矩形、梯形、后掠形，安装形式常采用“一”字形、“十”字形、环形翼和卷弧翼等，其中“十”字翼使用较为广泛。综合比较各翼面外形、安装形式的优缺点，筛选出适用的稳定翼气动布局方案，各种翼面外形及安装形式优缺点[6-8]比较如表2.2所示。
表2.2 各种翼面外形及安装形式优缺点
名 称 简 图（说明） 优 点 缺 点
翼面外形 三角形 翼面升力效率高、压力中心随马赫数变化影响小 在限制根弦和翼展条件下，翼面面积比其它翼面形状小
矩形 在相同展弦比下具有最大的翼面面积、有较大升力、在高超声速飞行时尚有阻力小和大攻角飞行时气流不易分离 压力中心随马赫数变化影响大
梯形 升力效率介于三角翼和矩形翼之间、在限定翼展下既能产生较大升力，压力位移较小 翼型刚度比没有三角形好
后掠形 一般适用于马赫数小于2的跨超声速范围、压力中心比其它翼形相对靠后 压力中心相对位移比三角翼大、在大攻角时，翼尖气流容易分离、结构质量比其它翼形大
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