Aerodynamic technologies to improve aircraft performance

航空動力技術提升飛機性能

指導老師 : 沈毓泰

組員 : 陳書豪　　　徐淯軒　　　龔瑞祥

日期 : 2014/05/07

目錄• 摘要

• 新式的飛機配置

• 層流分析

• 結論

摘要• 航空業想技術提升品質要達到的目標 :1. 減少 5 倍航空事故的發生2. 飛機噪音減半3 排放量削減 80%4. 航空交通系統 1 年可處理 1600 萬個航班，並與時間表誤差不 超過 15 分鐘• 要達到以上目標必須要求的技術 :1. 新式的飛機配置2. 飛行阻力降低3. 流量的控制

新式的飛機配置

新式的飛機配置 -BWB和 BLI

1994 年， NASA 第一次嘗試，研究 BWB 和 BLI 配置，初步結果顯示。燃油消耗降低 27%起飛重量降低 15%飛行載重增加 12%總推力增加 27%升降力增加 20%這結果說明了，更加節省能源的消耗。

新式的飛機配置 -前掠翼 (FSW)

起降優勢：與相同翼面積的後掠翼飛機相比，前掠翼飛機的升力更大，載重量增加 30 ％，因而可縮小飛機機翼，降低飛機的迎面阻力和飛機結構重量；減少飛機配平阻力，加大飛機的亞音速航程；改善飛機低速操縱性能，縮短起飛著陸滑跑距離。據美國專家計算，F － 16 戰鬥機若使用前掠翼結構，可提高轉變角速度 14 ％，提高作戰半徑 34 ％，並將起飛著陸距離縮短 35 ％。可控優勢：使用前掠翼結構可以提高飛機低速度飛行時的可控性，並能在所有飛行狀態下提高空氣動力效能，降低失速速度，保證飛機不易進入螺旋，從而使飛機的安全可靠性大大提高。

新式的飛機配置 -後掠翼 (BSW)

採用後掠翼雖能提高飛行速度，但產生的升力較小，在起飛和著陸時需要有較長的距離，一般戰鬥機起飛滑跑要 1000 米以上，重型轟炸機則要 2000 米以上，這種大型機場跑道則長達 3 ～ 5 公里，在戰時跑道被破壞的情況下就很難起飛。為此，又研製了可變後掠翼，在起飛、著陸和巡航時，機翼在平直位置；要飛大速度時，機翼便可後斜。

前掠翼 (FSW) 後掠翼 (BSW) 比較圖

層流分析

機翼上層流分析圖

以三種形狀來做測試，兩個矩形的形狀具有不同高度（ 1 毫米到 5 毫米）和一個三角形的形狀（ 5 毫米高）。

結論是，該矩形 1 毫米的高度是不能停止紊流情形，矩形形狀以 5 毫米的高度是最有效的一種 ; 同時，五毫米的三角形也會造成紊流的產生。

TELFONA PATHFINDER MODEL 的 ETW 風洞測試

風洞測試條件如下 :

TELFONA PATHFINDER MODEL 的 ETW 風洞測試結果

ETW 風洞測試圖 ETW 風洞測試壓力分佈及穩定性分析圖

有 /無 槽檔板配置

有 /無 槽檔板配置測試圖

3D揚程配置及調整位置測試結果圖

機翼側面調整圖及流動分析圖

結論空氣動力學的隨著時代發展，許多的設計都有不同的考量，一開始提到的 BWB 的配置，雖然可以節省能源，也能維持很好的性能，但它也是有缺點存在，在這篇期刊中有許多的層流分析的結果，最後也有提到這些結果都有被運用在不同需求的飛機上了，因此最終還是要看需要怎麼樣的需求去設計不同的飛機，設計中都會有所取捨，捨去對影響最小的部分，留下對需求最有用的部分，就會使設計出來的飛機越來越好。

謝謝玲聽