A380客机气动特性分析及机翼优化设计方法研究

摘要

飞机的气动特性是飞机设计的重要内容，尤其是现代高亚声速大型运输机，由于激波出现，飞机表面流动更加复杂，升阻特性发生很大变化，传统的设计方法很难满足设计需要。计算流体力学（CFD）技术的迅猛发展，成为飞机空气动力设计的一种崭新手段，本文采用CFD方法对飞机的气动特性进行模拟，采用数值优化技术探索机翼设计的方法，并探讨翼身组合体对机翼设计带来的影响。
　　国外先进大飞机对理解飞机的气动特性有指导意义，本文以空客新一代客机A380为研究对象，依据三视图以及多角度图片，重建三维模型。通过CFD技术，模拟升阻性能，研究其气动特性。
　　影响飞机气动特性的部件主要是机翼及机身，高亚声速条件下，机翼对升力和阻力的贡献都是主要的。作为主要的升力部件，机翼的优化设计方法，一直是飞机气动设计的重要内容。而作为机翼设计的基础，翼型的设计则是一项基础工作，翼型的数值优化方法及翼型的反设计也是本文研究的一个部分。而对机翼的设计，通过讨论机翼截面翼型的配置，比较翼型对机翼的影响；通过数值优化扭转角的方式研究机翼的最佳气动扭转。同时还考虑了一些气动设计经验在高亚声速机翼设计上的应用。
　　由于激波的存在，翼身之间的气动干扰成为机翼设计重要问题。将优化得到的机翼安装在机身上的模拟，对比显示机翼最佳设计状态发生偏离，进一步的分析还表明，机翼表面流场发生变化。因此机翼的设计需要考虑机身的影响或者采取翼身一体的优化设计方法。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1引言——大飞机发展历史与趋势

1.2未来航空发展的技术需求

1.3中国发展大型飞机的背景和机遇

1.4中国的大飞机之路

1.5 A380客机设计特点

1.6本文主要内容及工作安排

第二章 大型客机A380三维重建及气动特性分析

2.1三维建模简介

2.2 A380客机各部件的外形重建

2.3 A380客机气动特性分析

第三章 机翼优化设计方法研究及应用

3.1二维翼型的设计方法研究

3.2机翼设计的翼型选择

3.3机翼的弯扭分布设计

第四章 翼身组合体设计研究及气动特性分析

4.1数值模拟环境简介

4.2两组翼身组合体气动对比

4.3 0°迎角下在机翼表面的Cp及速度分布对比

4.4翼身组合体各角度表面的Cp分布

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文