本发明属于飞机总体气动外形设计领域，涉及某型飞机一种平衡木外形及测向天线罩。
背景技术：
某型号机型根据全机天线布局、任务功效发挥和全机电磁兼容设计要求，经多轮论证分析决定采用背负式平衡木形式负载任务系统tx/rx主天线、以及安装测向天线阵。由于该型机任务系统天线阵的包络尺寸较大，原某型机平衡木天线罩无法满足该型号的任务系统设备安装和使用要求，需新设计平衡木外形和测向天线罩外形。
该天线罩采用xyz三向优化可变参数控制轮廓线等多项总体气动综合优化设计措施，最大限度地优化了平衡木天线罩外形尺寸并减少了气动阻力；重新设计了平衡木前后整流罩进行外形，减少了平衡木尾部气流分离对全机气动特性的影响；新设计测向天线罩外形，综合考虑工艺设计和安装要求，经试验验证选取最优外形和气动布局。
天线外形在对控制轮廓线进行参数调整并采用cfd计算和风洞试验验证后确定了优化方案。优选的天线罩既满足了内部任务天线使用需求又兼顾了优良的气动特性。
技术实现要素：
(一)发明目的：本发明克服了现有平衡木天线罩内部空间小、尾部气流分离影响大、防水能力差等缺点，减小增大平衡木天线罩外形后对飞机气动特性的影响，提供了一种平衡木天线罩和测向天线罩外形。
(二)技术方案：为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种平衡木外形及测向天线罩，由进风口(1)、前整流罩(2)、顶盖(3)、后整流罩(4)、排风口(5)、侧天线罩(6)、测向天线罩(7)、支腿横撑杆(8)、支腿(9)组成；所述平衡木外形及测向天线罩全长12869mm，其中前整流罩(2)及进风口(1)长度为1580mm、主体长度为9640mm、后整流罩(4)长度为1649mm；平衡木主体采用双闭室框架结构，由前、后端框、h型支架、顶盖(3)及侧天线罩(6)连接后构成上部盒段，平衡木主体底部扭力盒为下部盒段；上述平衡木主体总高度为1200mm，侧天线罩(6)总宽度为862mm，长度为9640mm，浸润面积48.298㎡，所述平衡木主体各棱边进行倒角处理，侧天线罩(6)与平衡木主体上表面采用半径60mm的弧形过渡，侧天线罩(6)与平衡木主体下表面采用半径30mm的弧形过渡；测向天线罩(7)安装于平衡木主体前下方，测向天线罩(7)最前点据前整流罩(2)和平衡木主体对接面46.87mm，安装方向相对飞机水平基准线保持-3°的安装角，测向天线罩(7)单侧突出侧天线罩(6)的宽度为180mm，为优化气动效果将测向天线罩(7)全长控制在到4500mm以内，等直段长3775mm，在测向天线罩(7)等直段前后分别设计前整流区和后整流区；所述前整流罩(2)外形包括进气唇口、前整流罩区，唇口轴线位于飞机对称面内与机身水平线成上返3°角，唇口轴线据平衡木主体下表面764.55mm，所述以唇口轴线与前整流罩(2)与平衡木主体对接面的交点为坐标原点o，x轴沿唇口轴线向逆航向方案为正，y轴向上为正，z轴向左为正，前整流罩(2)沿飞机对称面左右对称，按下表坐标点选取，计量单位为mm；
由上述数据点绘制曲面形成前整流罩(2)外形；所述后整流罩(4)外形包括后整流罩区、排风口、唇口轴线，唇口轴线位于飞机对称面内与机身水平线成上返3°角，唇口轴线据平衡木主体下表面764.55mm，以唇口轴线与后整流罩(4)与平衡木主体对接面的交点为坐标原点o，x轴沿唇口轴线向逆航向方案为正，y轴向上为正，z轴向左为正，后整流罩(4)沿飞机对称面左右对称按下表坐标点选取，计量单位为mm；
由上述数据点绘制曲面形成后整流罩(4)外形。
还包括所述顶盖(3)结构分6段，每段顶盖(3)可独立拆卸。
还包括所述顶盖(3)的上表面沿左右边界向上偏1°并在两侧设计引水槽。
还包括平衡木主体采用a夹层复材结构，边缘为实芯层玻璃钢结构，与固定边条胶接后铆接，采取水密措施后再通过螺栓与机身连接。
还包括测向天线罩(7)采用a型蜂窝夹芯复合材料结构，周圈与扭力盒两侧面的角材采用螺栓可卸连接，并采用硅酮胶液密封。
还包括所述前整流罩(2)、后整流罩(4)采用a夹层复合材料结构,蒙皮外设计布置导流条，导流条延伸至端框处，通过螺栓与端框电搭接；前整流罩(2)内部中间位置布置金属隔框，前整流罩(2)下部和侧面设计维护口盖；同时在前整流罩(2)下部后端与支腿(9)相交位置，设置电缆、导管通过孔；所述前整流罩(2)、后整流罩(4)使用螺栓分别与前、后端框连接。
(三)有益效果
本发明与现有平衡木形式相比，具有明显的优点和有益效果：
1)扩大宽度后的平衡木主体外形即增大了内部天线安装可用空间由满足我国新体制雷达系统的安装使用要求，相比原可使用空间增加了约25.5％；
2)外形增容的设计方案可满足与原平衡木安装连接区域不变并减小内部结构设计形式的改进设计工作量，降低平衡木设计带来的结构强度风险；
3)前后整流罩外形采用xyz三向曲面可控参数轮廓线的数字建模形式，对轮廓线进行多次参数调整，保证平衡木主体与前后整流罩的光滑过渡，更好了满足工艺实施性的要求，通过catia数模的曲率分析可知对前整流罩(紫色区域)进行外形修正，在原有基础上最大外偏量约为44mm使外形更光顺并并易于模型的生产制造；
5)后整流罩外形不仅在设计时充分考虑了防雨问题，而且通过采用cfd计算和风洞试验验证后确定了优化方案，相比原后整流罩外形通过对新设计方案整流罩的低速气动特性、流场特性和涡量图的对比分析，最终确定了优化方案(见图1)：
附图说明：
图1后整流罩外形对比图
图2后整流罩流谱示意图——迎角0°时
图3旋转强度示意图——迎角0°时
图4压力云图——迎角0°时
图5测向天线罩外形对比
图6天线罩效果图
图7天线罩侧视图
图8天线罩俯视图
图9安装效果图
图10安装效果图
图11平衡木外形组成示意图——1.进风口；2.前整流罩；3.顶盖；4.后整流罩；5.排风口；6.侧天线罩；7.测向天线罩；8.支腿横撑杆；9.支腿
图12平衡木主体尺寸示意图
图13平衡木顶部设计顶盖示意图
图14测向天线罩外形示意图
图15前整流罩示意图
图16前整流罩坐标点取点采样示意图
图17后整流罩示意图
图18后整流罩坐标点取点采样示意图
4)测向天线罩
测向天线罩(见图5)为满足任务系统天线的装机需要，由单侧突出平衡木主体侧天线罩的140mm宽度为增加为180mm，为优化气动效果将天线罩等直段控制在到4500mm以内，相对于原天线罩9000mm的长度范围，局部的优化一定程度上提高了全机的气动特性，同时由于外形的紧凑式设计简化了后续结构专业安装维护口的设计工作量，提高了全机设计效率；
通过对平衡木外形的设计，综合作用下使飞机气动特性得到显著优化，能有效改善我国新体制雷达天线阵尺寸巨大而造成的设计、装配难度，降低任务系统天线罩对全机重量、气动特性和飞行品质的影响。
具体实施例
一种平衡木外形及测向天线罩位于机身中段上部21～49框之间，其外形由前进风口、前整流罩、顶盖、侧天线罩、测向天线罩、后整流罩、支腿和支腿横撑杆等组成，平衡木外形组成示意见图11。
平衡木外形全长12869mm(其中前整流罩及进风口1580mm、主体9640mm、后整流罩1649mm)，其中平衡木支腿及横撑杆与原平衡木外形一致。
主要设计实施方案如下：
1)平衡木组成设计
2)平衡木主体
3)测向天线罩
4)前整流罩
前整流罩外形包括进气唇口、前整流罩区，平衡木前整流罩示意见图15。以唇口轴线(唇口轴线位于飞机对称面内与机身水平线成上返3°角，唇口轴线据平衡木主体下表面764.55mm)与前整流罩与平衡木主体对接面的交点为坐标原点o，x轴沿唇口轴线向逆航向方案为正，y轴向上为正，z轴向左为正，按如下坐标点选取，计量单位为mm。
前整流罩坐标点取点采样示意图见图16，前整流罩沿飞机对称面左右对称，前整流罩坐标点见表1。
表1前整流罩坐标点
5)后整流罩
后整流罩外形包括前整流罩区、排风口，后整流罩示意见图17。以唇口轴线(唇口轴线位于飞机对称面内与机身水平线成上返3°角，唇口轴线据平衡木主体下表面764.55mm)与后整流罩与平衡木主体对接面的交点为坐标原点o，x轴沿唇口轴线向逆航向方案为正，y轴向上为正，z轴向左为正，按如下坐标点选取，计量单位为mm。
后整流罩坐标点取点采样示意图见图18，整流罩沿飞机对称面左右对称，后整流罩坐标点见表2。
表2后整流罩坐标点
6)平衡木前、后整流罩与主体的连接及其他设计
前、后整流罩蒙皮采用a夹层复合材料结构,为满足防雷击要求，蒙皮外设计布置导流条，导流条延伸至端框处，通过螺栓与端框电搭接。前整流罩体内部中间位置布置金属隔框，以维持整流罩外形，提高蒙皮刚度，前整流罩下部和侧面设计增加维护口盖，以保证其内部供风控流设备的维护和安装；同时在下部后端与前支腿相交位置，设置电缆、导管通过孔。前、后整流罩使用螺栓分别与前、后端框连接。