李权, 曹燚, 冯海勇, 雷武涛

(1.西安飞机设计研究所 总体气动设计研究所, 陕西 西安 710089;2.西安飞机设计研究所 院长办公室, 陕西 西安 710089)

0 引言

中空长航时无人机是当前无人机家族的重要组成部分,如美国的“捕食者”系列、以色列的“苍鹭”等。该类无人机具有较高的升阻比,以维持较长的巡航或巡逻飞行时间,顺利执行侦察、跟踪或中继引导等任务。因此,该类无人机一般采用大展弦比、小后掠或直机翼;使用厚翼型,保证机翼提供充足的空间装载更多燃油。文献[1]表明,该类典型无人机的起飞重量约1 000 kg,起飞翼载约80 kg/m2,飞行高度6 000～7 000 m,飞行速度约170 km/h。按照上述参数测算,该类无人机的巡航/巡逻升力系数接近1.0,远高于常规飞机;飞行雷诺数约1.5×106,远低于常规客机。由于飞行雷诺数低,该类无人机可考虑采用层流翼型改善飞机的升阻特性,提高飞机巡航性能。根据无人机的使用特点,该层流翼型需在高升力状态下稳定工作,具有抵抗飞行性能因层流提前转捩大幅下降的能力。

1 设计要求

参考“捕食者”无人机,层流翼型设计要求为:

设计工况:Ma=0.15,Re=1.5×106；

目标:CL=1.1, 升阻比K最大；

约束条件:(1)俯仰力矩系数Cm大于-0.1;(2)巡航点附近,湍流状态的升力系数下降量不超过自由转捩状态相同迎角的升力系数的10%;(3)湍流工况的最大升力系数CLmax大于1.4;(4)翼型最大相对厚度大于16%。

该类无人机需在高升力状态下长时间工作,而常规翼型在高升力状态具有较大的低头力矩,全机配平阻力偏大,降低了飞机升阻性能。……