简易飞行器设计与制作+文献综述(4)
安
装形式 “一”字形翼 翼面数少、质量小、空气阻力小、升阻比大 对航向机动的指令相应慢
“十”或“X”字形翼 在小攻角下，不论滚转角多大，四片翼的合成升力大小变化小、机动性好 有四片翼，但升力与一字形相同
环形翼 不产生滚转力矩 环翼的阻力较大，纵向气动性能较差
卷弧翼 折叠式卷弧翼可减小横向尺寸，便于储存和运输，提高了可靠性 横向气动特性，特别是滚装力矩特性复杂
考虑到简易飞行器发射阶段的固定便利性、引导性和稳定性，综合比较各种稳定翼面外形、安装形式的优缺点，同时考虑加工工艺的可操作性，本文采用梯形尾翼和“十”形安装形式的稳定翼气动布局方案。
2.3 飞行器总体结构布局设计
结合航模比赛规则、实际设计和加工制作能力，简易飞行器由头部整流罩、载荷舱、回收舱、尾段等部件组成，单个C6火箭发动机平均推力8N，总冲10 ，工作时间1.7S。最终方案（A和B）各部件尺寸及其质量分配如表2.3所示，总体结构布局如图2.3所示。
表2.3 A和B方案各部件尺寸及其质量分配
名称 长度/mm 质量/g 直径/mm 备注
A B A B A B
整流罩 50 50 10 10 90 60 钝形头部
有效载荷舱 350 450 450 450 90 60 包含内部装载物品等
B方案采用梯形“十”字形安装前翼
降落伞舱 50 50 40 40 90 90 包含降落伞等
弹射机构舱 300 250 300 300 90 90 包含弹射机构
尾段 200 200 200 200 90 90 柱形外形，包含梯形“十”字
形安装尾翼和8个C6发动机
图2.3 简易飞行器两个方案的总体结构布局图
3 气动特性计算
以2012年科研类全国航空航天模型锦标赛为背景，考虑到简易飞行器全飞行阶段处于低速飞行，因此，本节仅计算其在亚声速情况下的气动特性参数[3]。
3.1 升力
升力又称举力。飞行器与空气有相对运动时，空气动力在飞行器纵向对称平面内，垂直于飞行速度方向的分力。飞行器的升力大部分由尾翼产生，此外弹身、尾翼和各部件间的相互干扰都能产生升力。升力系数为按相似性原理构成的飞行器升力无因次比例系数，为升力与动压和参考面积的比值[1,9]。
3.1.1 箭体升力
理论和实验研究表明，气流以攻角 绕流箭体时，升力主要产生于箭体头部。单独箭体的升力系数可表示为
（3-1）
式中： —单独箭体法向力系数； —单独箭体轴向力系数。
（1）箭体头部法向力
当气流以攻角 流经箭体时，横向流绕流箭体产生了法向力。由于头部是尖锐的光滑母线的旋成体，实验证明接近头部的附面层基本不分离，所以法向力可以用理想流体理论计算。根据细长体理论，相对于最大截面积而言的头部法向力系数为
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