摘要：民用飞机主要通过测量自身与飞机所在位置的静压和温度参数等数据，并经过相应处理，获取飞机飞行速度和升降速度等参数，这些数据直接关系着飞机的安全性，尤其是静压测量的准确性非常重要，而静压孔的气动布局与其测量结果有着紧密的联系。基于此，本文主要针对民用飞机静压孔气动布局设计进行探究分析。

关键词：民用飞机;静压孔;气动布局;设计

前言：

随着现代科学技术的发展，民用飞机获取周围大气状况的方式也发生了变化，通过利用先进的大气数据系统以及外部的传感器进行探测，经过相应计算就能获得所需数据。在当前的大气数据传感器组合中，主要包括总温探头和静压孔等，用来对气流的总温和静压等进行测量，在获取相应数据后，经过大气数据计算机修正处理后，能够充分反映出来飞行器的真实状态。本文主要针对静压孔的气动布局进行研究，为飞机静压修正提供支持。

1.静压孔气动布局概述的重要性与原则

在飞行员驾驶飞机的过程中，大气数据的准确性直接影响其安全性，并且大气数据系统还会对多个关键子系统产生影响，如飞控系统、发动机控制系统等。一般情况下，民用飞机主制造商需要经过繁琐的过程，才能获取准确的大气数据，不仅要不断进行论证，还要进行试验和取证等多个环节地操作。针对静压孔而言，静压测量数据不仅会对气压高度数据准确性产生影响，也会对其他大气数据信息产生影响。在相应标准中，对于系统测量误差有着明确的规定。对于民用飞机航线运营来说，需要依靠气压高度数据的获取，才能有效控制高度层垂直间隔。静压孔在机体表面安装的位置，会对静压孔位置误差位置产生影响，静压之所以偏离环境静压，主要由于机体外形造成的气流畸变，因此，在对静压孔进行气动布局时，应有效控制其位置误差。由于机体表面静压分布具有较强的复杂性，再加上实际飞行情况等因素都会对机身静压场产生影响。在选择静压孔位置时，需要经过大量模型风洞试验验证，并经过试飞才能确定。通过对静压孔气动布局的研究，能够为静压系统的设计提供助益，有利于保障后期飞行验证的安全[1]。另外，在布置机身静压孔时，往往选择布置在机头和前机身上，并且为了防止不同构型产生的影响，应尽量远离机翼。为了便于静压修正，确保其准确度不会受到影响，在实际进行静压孔气动布局时，应遵循以下原则：其一，随着马赫数的变化规律，静压信号愈加简单，以免增加修正的难度;其二，应尽量减小侧滑角对静压信号的影响，以免增大侧滑时的静压误差;其三，降低其对迎角信号的敏感度，以免增大静压误差。

2.CFD计算与分析

主要使用ANSYS CFX软件进行CFD计算。在选择统计样本时，选择马赫数相同，并且在位置不变的情况下机身不同迎角下的结果，然后对样本方差进行计算，可以反映出来静压信号对马赫数变化的敏感程度。通过获得样本方差云图，获得静压孔布局位置。

3.风洞试验

3.1试验风洞与模型

在确定静压孔位置后，还需进行风洞试验。在实际操作过程中，选择低速风洞进行试验，属于单回流式闭口试验段，长宽高分别为8m、4m、3m，试验风速为70m/s，试验压力为常规压力[2]。试验模型采用全金属制成，主要由机身和机翼这两部分构成。在实际试验的过程中，主要采用单点腹部支撑的方式。

3.2试验内容

在进行测压重复性试验的过程中，以巡航构型为模型，获取静压孔随迎角的变化规律，以及风洞试验测量静压精度。在着陆构型下、起落架放下以及模型内侧扰流板打开50°的情况，分别将静压孔测量值与基准进行对比，这样就能知道襟缝翼、起落架以及扰流板对静压孔的影响;通过安装地板，了解地效对其测量值的影响。

3.3试验结果

在获取测压重复性的试验结果后，经过计算，获取2次测压试验所有测压点差量的平均值，一旦其中一个测压点的差异比平均值的5倍小，那么就证明其为有效测压点。通过计算获得风洞测压重复性的精度为0.0002。结果表明测压重复性良好，所有试验可信度较高。同时，发现压力系数随迎角变化的规律比较简单，在之后的操作中，只需要利用大气数据软件进行修正补偿，不仅便于操作，还有着较强的可靠性。相较于巡航构型来说，着陆构型对静压测量值岁迎角变化规律的影响主要取决于静压孔距离机翼的位置，越远越小，越近则越大。根据试验结果，在内侧扰流板打开50°的情况下，静压孔测量静压值的变化不是非常明显。所以在对飞机静压进行修正时，不需要考虑修正扰流板这一方面。为了了解起落架放下对静压孔测量值所产生的影响，进行相应试验，结果发现静压孔距离起落架越远，起落架放下对静压测量的影响越小，而越靠近起落架，则产生的影响越大。在迎角较大的情况下，地板与静压孔的距离比较近，就会造成跳变现象，所以试验结果不具备参考价值[3]。在没有侧滑的情况下，研究地效对静压孔测量的影响，通过试验发现其影响比较大。根据测压试验结果，充分体现出了气动设计原则。对后续采用大气数据软件进行修正有着参考作用。通过使用CFD工具，发现在迎角变化的情况下，静压孔特性随其变化的规律比较简单，所以在飞机后续操作中，对迎角的补偿也不会很复杂，并且具有较强的准确性。在飞机实际进行飞行的过程中，各方面因素会对机身静压场产生影响，如襟缝翼和起落架等，通过风洞试验，获取相应数据，然后采用大气数据软件进行补偿，具有良好的实践效果。

结语

综上所述，本文提出一种基于CFD计算分析的方法，能够邦之静压孔更好地定位，相较于传统的方法，该方式具有更强的实用价值。在布置静压孔时，应与飞机机翼保持一段距离，因为飞机襟缝翼会对静压孔产生干扰，所以为了防止产生较大的影响，应有效控制二者之间的距离。在静压孔布局的过程中，对于接近机身腹部的区域，在修正其静压源误差时，应重视起落架的影响。此外，对于地效的影响，则可以忽略不计。

参考文献：

[1]王晓璐， 隆斯达， 吴登宇，等. 双尾撑布局无人机总体气动设计研究进展[J]. 飞行力学， 2021（1）：6.

[2]刘深深， 陈江涛， 桂业伟，等. 基于数据挖掘的飞行器气动布局设计知识提取[J]. 航空学报， 2021（4）：15.

[3]陈召斌， 廖孟豪， 李飞，等. 高超声速飞机总体气动布局设计特点分析[J]. 航空科学技术， 2022（2）：6.