本申請屬于飛機舵面氣動布局設計領(lǐng)域，特別涉及一種兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法。

背景技術(shù)：

1、在飛機舵面氣動布局設計上，通過設計參數(shù)的優(yōu)化，盡可能增升和最大的限度的減阻是飛機設計的主要目標之一，機翼舵面作為重要的增升部件，采用簡單襟副翼或后退式襟翼來增大舵面偏轉(zhuǎn)的有效面積，舵面的轉(zhuǎn)軸通常采用貼近下表面的下轉(zhuǎn)軸設計方式，可以進一步增加舵面的有效偏度和有效偏轉(zhuǎn)面積，達到增升目的，但下轉(zhuǎn)軸通常需要額外的代價，三代機在厚度較大的翼型上，下轉(zhuǎn)軸通過幾組裸露的鉸鏈實現(xiàn)舵面的偏轉(zhuǎn)，或采用較大的作動器鼓包來包絡作動器，上述設計均會付出較大的阻力代價，并且會降低一定的隱身性能。

2、先進隱身高性能四代機的舵面轉(zhuǎn)軸設計，在轉(zhuǎn)軸處翼型空間一定的情況下，通過設計作動器鼓包提供作動器足夠的安裝結(jié)構(gòu)空間，通過優(yōu)化轉(zhuǎn)軸的高低位置降低作動器鼓包的寬高比，期望減小阻力、提高隱身，但一定程度上會損失配平升力，因此，在多重設計約束下，開展增升舵面的轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化折中設計，是解決設計矛盾的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供了一種兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的舵面轉(zhuǎn)軸設計會損失配平升力的問題。

2、本申請的技術(shù)方案是：一種兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，包括：

3、將作動筒鼓包與機翼下表面進行一體融合設計，獲取舵面轉(zhuǎn)軸當前位置和舵面轉(zhuǎn)軸至機翼下表面的距離l1，確定舵面轉(zhuǎn)軸可調(diào)節(jié)范圍，可調(diào)節(jié)范圍中的最低位置為當前舵面轉(zhuǎn)軸位置、最高位置為機翼上表面位置；

4、根據(jù)調(diào)整步長對舵面轉(zhuǎn)軸的位置進行上移，而后根據(jù)調(diào)整后的舵面轉(zhuǎn)軸位置和當前作動筒的底部參數(shù)重新確定作動筒鼓包的輪廓，而后進行仿真計算，確定當前狀態(tài)下的氣動特性；

5、獲取考核要求，包括迎角配平升力要求、跨音速阻力要求和隱身特征要求，獲取仿真數(shù)據(jù)并判斷當前狀態(tài)下的氣動特性是否滿足考核要求，若是，則保存該次仿真數(shù)據(jù)；若否，則舍棄該次仿真數(shù)據(jù)；

6、調(diào)整步長進行再次的仿真計算，采集仿真數(shù)據(jù)并再次判斷是否滿足考核要求；并同時判斷舵面轉(zhuǎn)軸當前位置是否達到可調(diào)節(jié)范圍上限，若否，則再次進行仿真計算；若是，則完成所有仿真計算，并獲取所有保存的仿真數(shù)據(jù)；

7、綜合分析所有保存的仿真數(shù)據(jù)對配平升力、跨音速阻力及隱身特性的影響，獲取其中綜合評價最優(yōu)的一組仿真數(shù)據(jù)，作為舵面轉(zhuǎn)軸最終位置和作動筒鼓包的最終輪廓。

8、優(yōu)選地，進行綜合分析的方法具體為：，通過獲取配平升力與配平升力考核要求；跨音速阻力降低量與跨音速阻力考核要求；隱身特性收益與隱身特征考核要求；進行數(shù)學期望計算或者均方誤差計算，將得分最高的一組仿真數(shù)據(jù)作為舵面轉(zhuǎn)軸最終位置和作動筒鼓包的最終輪廓。

9、優(yōu)選地，所述調(diào)整步長設置為25mm。

10、優(yōu)選地，所述作動筒鼓包的高度大于等于80mm。

11、優(yōu)選地，所述作動筒鼓包的寬度大于等于680mm。

12、優(yōu)選地，所述氣動特性包括機翼配平升力、跨音速阻力及隱身特性數(shù)據(jù)。

13、本申請的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，通過轉(zhuǎn)軸上下位置的優(yōu)化設計，超音速阻力相對傳統(tǒng)下轉(zhuǎn)軸設計降低50％，從一定程度上緩解多重設計約束下的氣動布局設計矛盾，采用舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，可推廣至其他飛機舵面轉(zhuǎn)軸設計，提升飛機性能。

技術(shù)特征：

1.一種兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于，進行綜合分析的方法具體為：，通過獲取配平升力與配平升力考核要求；跨音速阻力降低量與跨音速阻力考核要求；隱身特性收益與隱身特征考核要求；進行數(shù)學期望計算或者均方誤差計算，將得分最高的一組仿真數(shù)據(jù)作為舵面轉(zhuǎn)軸最終位置和作動筒鼓包(2)的最終輪廓。

3.如權(quán)利要求1所述的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于：所述調(diào)整步長設置為25mm。

4.如權(quán)利要求1所述的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于：所述作動筒鼓包(2)的高度大于等于80mm。

5.如權(quán)利要求1所述的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于：所述作動筒鼓包(2)的寬度大于等于680mm。

6.如權(quán)利要求1所述的兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，其特征在于：所述氣動特性包括機翼配平升力、跨音速阻力及隱身特性數(shù)據(jù)。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于飛機舵面氣動布局設計領(lǐng)域，為一種兼顧增升目標和減阻能力的舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，通過將作動筒鼓包與機翼下表面進行一體融合設計，獲取舵面轉(zhuǎn)軸當前位置和舵面轉(zhuǎn)軸至機翼下表面的距離L1，確定舵面轉(zhuǎn)軸可調(diào)節(jié)范圍，進行迭代仿真計算，并通過設置合適的判據(jù)，得到綜合評價最優(yōu)的一組仿真數(shù)據(jù)，作為舵面轉(zhuǎn)軸最終位置和作動筒鼓包的最終輪廓。通過轉(zhuǎn)軸上下位置的優(yōu)化設計，超音速阻力相對傳統(tǒng)下轉(zhuǎn)軸設計降低50％，從一定程度上緩解多重設計約束下的氣動布局設計矛盾，采用舵面上轉(zhuǎn)軸設計方法，可推廣至其他飛機舵面轉(zhuǎn)軸設計，提升飛機性能。

技術(shù)研發(fā)人員：富佳偉,左林玄,王木國,陳同銀,郭燦生
受保護的技術(shù)使用者：中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設計研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19