民机标准模型体系及气动主题数据库建设

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32030

流体力学与飞行力学

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民机标准模型体系及气动主题数据库建设

吴军强¹, 魏志¹, 刘洋², 钟敏³, 杨福军¹, 余永刚¹^,⁴()

^1.中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000
^2.中国商飞上海飞机设计研究院，上海 201210
^3.中国航空研究院，北京 100012
^4.空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室，绵阳 621000

收稿日期:2025-03-27 修回日期:2025-07-22 接受日期:2025-08-15 出版日期:2025-08-29 发布日期:2025-08-28
通讯作者: 余永刚 E-mail:29009318@qq.com
基金资助:
民机专项

Civil aircraft standard model system and construction of aerodynamic subject database

Junqiang WU¹, Zhi WEI¹, Yang LIU², Min ZHONG³, Fujun YANG¹, Yonggang YU¹^,⁴()

^1.China Aerodynamics Research and Development Center，Mianyang 621000，China
^2.COMAC Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China
^3.Chinese Aeronautical Establishment，Beijing 100012，China
^4.State Key Laboratory of Aerodynamics，Mianyang 621000，China

Received:2025-03-27 Revised:2025-07-22 Accepted:2025-08-15 Online:2025-08-29 Published:2025-08-28
Contact: Yonggang YU E-mail:29009318@qq.com
Supported by:
Civil Aircraft Special Project

摘要/Abstract

摘要：

为使以商业化市场运营为最终目的的商用飞机顺利取得适航认证和市场成功，首先需要解决总体气动设计难题，满足“安全性、经济性、舒适性、环保性”指标要求。风洞试验作为最为重要的地面模拟试验，评估分析飞机总体气动设计效果，获取支撑飞机结构、强度、飞行控制等专业设计的气动力输入条件，其试验质量及控制措施的完备性、有效性直接决定着试验结果的可信度，影响飞机设计水平和气动优化效果。在简要介绍民机标准模型（简称标模）概念及内涵、世界典型民机标模及其气动数据库建设效果的基础上，阐述了中国民机标模发展历程、体系设计及数据库建设情况，分析了CHN-T2、CHN-T1、CAE-AVM 3个标模基本状态的气动特性以及中国民机标模体系发展建设存在的差距不足，提出了下一步工作设想。

关键词: 民用飞机, 空气动力学, 风洞试验, 试验模型, 标准化

Abstract:

To ensure the commercial aircraft with commercial market operation as its ultimate goal can successfully achieve air-worthiness certification and market success， it is necessary to solve the overall aerodynamic design problems and meet the requirements of “safety， economy， comfort and environmental friendliness”. Wind tunnel test is the most important ground simulation test to evaluate and analyze the overall aerodynamic design effect of aircraft and obtain the aerodynamic input conditions supporting aircraft structure， strength， flight control and other professional design. Its test quality and the completeness and effectiveness of control measures directly determine the credibility of test results， and affect the aircraft design level and aerodynamic optimization effect. Based on the brief introduction of the concept and connotation of civil aircraft standard model， the typical civil aircraft standard model in the world and the effect of its aerodynamic database construction， we expound the development history， system design and database construction of civil aircraft standard model in China， analyze the aerodynamic characteristics of three standard models， CHN-T2， CHN-T1 and CAE-AVM， and the gaps existing in the development and construction of civil aircraft standard model system in China， and put forward the next work ideas.

Key words: civil aircraft, aerodynamics, wind tunnel test, test model, standardization

中图分类号:

V211

吴军强, 魏志, 刘洋, 钟敏, 杨福军, 余永刚. 民机标准模型体系及气动主题数据库建设[J]. 航空学报, 2025, 46(24): 132030.

Junqiang WU, Zhi WEI, Yang LIU, Min ZHONG, Fujun YANG, Yonggang YU. Civil aircraft standard model system and construction of aerodynamic subject database[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(24): 132030.

图/表 26

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

表1

中国与美欧民机标模对比

标模名称		中国CAE- AVM^［14-16］原尺寸模型	中国CHN- T1^［17-18］原尺寸模型	中国 CHN-T2^［19］原尺寸模型	美国NASA- CRM^［20-23］原尺寸模型	法国 ONERA-M^［9-10］试验模型	德国DLR-F4/F6^{［13，24-25］}试验模型
设计参数	巡航马赫数	0.85	0.78	0.85	0.85	0.84	0.75
	巡航升力	0.5	0.5	0.48	0.5		0.5
	机长/m	35.02	30.28	63.07	62.76	8.45	1.192
	翼展/m	30.18	29.78	61	58.76	7.84	1.171
	面积/m²	100.26	95.35	388.65	383.69	8.42	0.145 4
	平均气动弦长/m	4.373	3.724	8.11	7.005	1.094	0.141 2
	前缘后掠角/（°）	37	27.2	35.4	36.4	30	27.1
	1/4弦线后掠角/（°）	35	25	30.9	35		25
	展弦比	9.0	9.3	9.57	9.0	7.31	9.5
标模构型	基本构型	支线飞机尾吊短舱 WBVHNP布局	窄体干线飞机翼吊短舱 WBVHNP布局	宽体干线飞机翼吊短舱 WBVHNP布局	宽体干线飞机翼吊短舱 WBHNP布局	窄体干线飞机 WBVH布局	窄体干线飞机翼吊短舱 WBNP布局
	增升构型	有	无	有	有	无	无
	动力短舱	有	有	有	有	无	有
	层流机翼	无	无	有	有	无	无
典型气动特性		WBVHNP布局Re=2×10⁷时巡航升阻比约为17.6^［14］，Re=4.7×10⁶时最大升阻比约为14.2	WBVH布局Re=2.09×10⁷时巡航升阻比约为19.2^［17］，Re=3.3×10⁶时最大升阻比约为15.7^［18］	WBVH布局Re=5.22×10⁷时巡航升阻比约为21.8，Re=5×10⁶时最大升阻比约为16.8^［19］	WB布局Re=5×10⁶时巡航升阻比约为20.1^［20］	WBVH布局 Re=2×10⁶时来流迎角α=0°状态点的升阻比约为12^［8］	WB布局（F6）Re=3×10⁶时巡航升阻比约为16.9^［12］
数据库构建及应用		2010年启动研制，2013年起在 FL-19、FL-62、 FL-51、DNW- HST、DNW- LLF等风洞先后开展了巡航构型、增升构型的气动力、气动载荷、气动噪声、流动显示等试验，作为2016年首届CFD与风洞数据相关性研究国际研讨会的核心研究模型进行了公开发布	2010年启动研制，2012年起在DNW-LLF、ETW、FL-11、FL-12、FL-13、FL-17、FL-26等风洞先后开展了巡航构型的气动力、气动载荷、流动显示等试验，作为2018年第一届航空CFD可信度研讨会（AeCW-1）的核心研究模型进行了公开发布	2015年启动研制，2018年起在FL-13、FL-17、FL-26、CTW等风洞先后开展了巡航构型气动力等高/低速试验，2022年起还开展了对应增升装置、动力短舱、层流机翼等特殊构型气动力试验，支撑即将召开的第二届航空CFD可信度研讨会（AeCW-2）	2007年启动研制，2010年起在美国NTF、11英尺跨声速、欧洲ETW、日本JTWT等风洞先后开展巡航构型、增升构型的气动力、表面压力、机翼弹性变形、流动显示等试验，支撑了阻力预测会议DPW-Ⅳ~Ⅵ、高升力预测会议HiLiftPW-3 和HiLiftPW-5 等研讨会	20世纪70年代启动研制，先后在VTI的T-35、T-38、巴西TA-2、日本JTWT等风洞开展相关试验，1979年构建了包含气动力、表面压力、表面流动等信息的数据库，为欧洲空客和美国波音民用飞机的研究发展做出了贡献	20世纪80年代启动研制，先后在法国S2MA、德国B-LSWT、欧洲ETW、英国ARA和DNW所辖风洞等风洞开展了巡航构型、增升构型的气动力、表面流动、转捩等试验，支撑了DPW-Ⅰ~Ⅲ、HiLiftPW-2等研讨会

表1

图 7

图 8

图 9

表2

图 10

图 11

图 12

图 13

图 14

图 15

图 16

图 17

图 18

图 19

图 20

图 21

图 22

表3

中国民机标模体系及数据库构成

特性领域	标模	构型	数据特色
基础气动特性	CHN-T1 CHN-T2 CAE-AVM	CHN-T1巡航构型 CHN-T2巡航构型 CAE-AVM巡航构型	基础气动特性数据库包含高/低速气动力、气动载荷、流场信息等风洞试验和数值计算数据，以及支撑干扰、洞壁干扰、模型变形等修正数据，主要用于CFD方法校验、风洞试验技术研发、流场品质检查、试验质量控制和风洞试验能力适配性综合评估等
雷诺数影响特性	CHN-T2 CAE-AVM	CHN-T2巡航构型 CAE-AVM巡航构型	雷诺数影响特性数据库包含不同雷诺数下气动力、气动载荷、抖振特性、阻力发散特性等风洞试验和数值计算数据，主要用于雷诺数效应预测与评估技术验证
层流转捩特性	CHN-T2	CHN-T2层流机翼构型	层流转捩特性数据库包含不同后掠角、不同马赫数、不同雷诺数等状态下机翼层流转捩的风洞试验和数值计算数据，主要用于层流设计与转捩评估技术验证
增升降噪特性	CHN-T2-HL CAE-AVM-HL	CHN-T2机械增升构型 CAE-AVM机械增升构型	增升降噪特性数据库包含增升装置打开状态下的起降构型气动力、气动载荷、气动噪声等风洞试验和数值计算数据，主要用于增升装置方案设计与特性评估技术验证
动力影响特性	CHN-T2-EN	CHN-T2动力短舱构型	动力影响数据库包含涡扇动力影响、短舱反推影响、动力系统典型部件流场结构等风洞试验和数值计算数据，主要用于动力短舱设计与动力效应评估技术验证
射流流动控制特性	CHN-T2-WJET CHN-T2-VJET	CHN-T2射流增升构型 CHN-T2射流增控构型	射流流动控制数据库包含垂尾射流流动控制、后缘襟翼射流流动控制、大尺度翼段射流流动控制等风洞试验和数值计算数据，主要用于射流流动控制方案设计及效能综合评估技术验证
防除冰特性	CHN-T2-ICE	CHN-T2防除冰翼段构型	防除冰特性数据库包含超疏水表面基础信息、超疏水表面气动影响信息和超疏水表面防除冰影响等风洞试验和数值计算数据，主要用于复合式防除冰系统的气动性能影响评估及防除冰方案设计技术验证

表3

图 23

参考文献 44

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风洞	Ma=0.5 （Re=3.3×10⁶）					Ma=0.8 （Re=3.8×10⁶）
风洞	C_Lα	C_L₀	C_m_，_CL	C_m₀	C_D_min	C_Lα	C_L₀	C_m_，_CL	C_m₀	C_D_min
FL-26	0.090 4	-0.005 9	-0.183 2	0.006 4	0.016 7	0.110 0	-0.016 0	-0.195 4	0.006 1	0.016 2
T-128	0.089 4	-0.007 5	-0.187 2	0.006 1	0.016 2	0.108 0	-0.016 7	-0.195 8	0.009 4	0.016 1

民机标准模型体系及气动主题数据库建设

Civil aircraft standard model system and construction of aerodynamic subject database

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