某輕型運動飛機的氣動特性計算

賀美珠

摘 要：本文基于某輕型運動飛機的數模，通過手動測量來取得氣動計算所需要的輸入數據，采用原版DATCOM軟件和DATCOM+軟件的結合，通過MATLAB編寫輸入輸出接口程序，來進行模擬并計算某輕型運動飛機的氣動特性。

關鍵詞：氣動特性；DATCOM；MATLAB；模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.229

1 緒論

目前我國軍機設計、制造能力較強，經驗十分豐富，但通用航空方面的設計制造能力相對薄弱，特別是氣動特性這一塊，缺乏相應的經驗；大量的通用航空飛機，是設計制造先進作戰飛機以及先進載人/載貨飛機的基礎，更是培養飛行員的基礎，缺乏基礎的我國航空制造業，猶如無本之木、無根之水。所以，無論從國防角度還是從國家經濟發展角度，通用航空都是關鍵性的產業之一。通過本次研究，掌握相應的一些飛機氣動特性的計算方法，熟悉整個計算流程，并對某型輕型運動飛機的一些特性有進一步的了解，也是一個積累經驗的過程。

2 計算方法

2.1 工程估算方法

最初我們采用的是根據飛機設計手冊來進行工程估算， 該方法比較普遍，針對翼型及各部件都有其對應的計算公式，但不足的是：

（1）僅適用于大多數NACA翼型的飛機；

（2）針對該飛機的翼型，對于一些查圖所得到的數據，沒有其適用的數值，誤差較大；

（3）在計算升力及阻力系數時，計算量相對還不算大，但在后面力矩系數的計算過程中，需進行積分計算，計算量較大。

故該方法不適用于該飛機的氣動特性估算。

2.2 DATCOM軟件計算方法

該方法是根據總體設計參數即飛機的構型參數、外形參數、迎角和操縱面參數及其偏轉角等參數來進行計算，特點是由大量的圖標和公示來進行數據的擬合計算。優點是既能輸出某一特定的飛機部件的計算結果也可以輸出整機的計算結果。本文就是利用了此項優點，并結合DATCOM+強大的后處理功能，來時時監控計算模型和分析結果。但該方法的不足在于采用DATCOM 程序計算所得的氣動數據來分析飛機的性能等指標時所得結果比實際數值要略微小一些，且適用于常規的布局形式，同時，需要采用MATLAB進行相應接口的程序編寫，以適應不同飛機構型的參數計算與建模。

2.2.1 輸入文件

輸入文件主要包括：飛機外形數據、翼型數據、機身界面數據、飛行條件等。

2.2.2 輸出文件

輸出文件主要包括以下幾部分：文件頭信息、參考數據以及最重要的氣動數據表格。

3 計算結果

此處僅列出部分計算結果，如下：

干凈構型（巡航狀態，Ma=0.2，H=2000m，已配平）的升力曲線和極曲線如圖1所示：

起飛構型（襟翼偏角40°，Ma=0.06，H=0m，已配平）的升力曲線和極曲線如圖2所示：

著陸構型（襟翼偏角10°，Ma=0.06，H=0m，已配平）的升力曲線和極曲線如圖3所示：

4 總結

通過DATCOM計算所得到的輸出結果，是基于輸入數據而產生的，即輸入數據的準確性決定了最終結果的準確性。另外，DATCOM軟件對線性段即小迎角范圍內的計算結果是較為準確的，最終輸出的結果仍然是相對較為理想的。

5 進一步的工作

由于DATCOM方法未能計算分析操縱面（方向舵）所引起的相應影響，故對于某些特殊構型，DATCOM 程序的分析并不夠準確，希望在后續的工作中能夠對其進行二次開發或者考慮用有限元軟件（如CFD）對結果進行進一步的有效驗證。