试论中国空军CW-21战斗机的空气动力学特性研究

试论中国空军CW-21战斗机的空气动力学特性研究

作者：刘志鑫

天府新区通用航空职业学院  身份证号：510724200405092018

摘要：

本文宗旨在研究中国空军在抗日时期中使用的CW-21战斗机的空气动力学特性。通过对该型号战斗机的设计原理、机翼形状、机身结构和动力系统等方面的分析，探讨其在空中作战中的性能表现。研究结果表明，CW-21战斗机具有转弯格斗和优秀的爬升率。

引言：

   这是当时中国战斗机截击日军轰炸机所必要的。CW-21有着优异的爬升性能，飞机结构极度轻巧，具备优异的水平盘旋性能、爬升性能与滚转性能，操控品质也较为出众。

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1、CW-21战斗机的概况

CW-21战斗机，莱特飞机公司被寇蒂斯公司收购后由一个原已是寇蒂斯的部门研发出来的战斗机，当其原型机在1938年试飞时表现出色。1939年2月，CW-21来到抗战时的中国。

二、设计特性

1、气动外形设计：

   CW-21是一架全铝合金制单翼轻型战斗机，外表和后来的F4U海盗式战斗机有点相似(只是它采用水平翼而非倒海鸥翼)，但其设计理念和日军零式舰上战斗机却很接近，同样是以转弯格斗和优秀的爬升率见长而宁可乏略机身结构强度。

2、动力系统设计

  CW-21战斗机搭载了1台美国莱特9缸星形气冷活塞发动机。怠速功率：7马力;海平面静功率：845马力;海平面加力功率：1001马力；

3、飞机性能设计

  CW-21战斗机的最大平飞速度可达到505千米/小时。海平面最大速度可达440千米/小时。实用升限：10800米；

三、软件模拟测量方法及结果

因中国CW-21战斗机目前已无可正常飞行的实机，故采用仿真气动环境下的计算机数据进行相关研究。

实验软件： WarThunder(真实性能模式)

实验步骤如下：

1、使用飞机100%发动机功率输出进行不同高度的稳态飞行。

2、飞行高度以每1000米海拔高度为数据记录点位。

3、根据飞行数据绘制速度/高度特性图。

4、根据图表分析飞机空气动力学特性。

在飞机无挂载、满油、1400发机炮备弹的情况下测得如下数据

由图看出飞行过程中其速度与飞行高度基本呈线性关系，在5000米升限附近这一关发生转折。

四、由数据图分析CW-21战斗机的空气动力学特型

1、升力和阻力

  CW-21战斗机翼展10.67米；机高2.48米；机翼面积16.19平方米空。让其在飞行中产生升力。升力还会随着迎角变化而变化。CW-21全铝合金半硬壳机构,采用下单翼的布局,让其拥有好的平稳性，但是阻力变大。

2、操纵性能

CW-21战斗机的操作性能较为出众，优异的水平盘旋性能、爬升性能与滚转性能。使其能够在空中快速机动和灵活应对敌方飞机。

3、迎角和失速特性

  CW-21战斗机具备良好的迎角和失速特性。迎角是指飞机机头与飞行方向之间的夹角，而失速是指飞机在过大迎角下失去升力的状态。本机型通过优化机翼，使其在高迎角下仍能保持稳定的升力.

4、抗风特性

CW-21战斗机具备出色的抗风特性，使其能够在恶劣的天气条件下执行任务。战斗机采用了全铝合金，能够抵抗强风和风暴的影响。

结论;

  CW-21设计和特性使它具备了优秀的平稳性和水平盘旋性能、爬升性能与滚转性能。

参考文献：

1、《空气动力学和维护技术基础》李幼兰主编  清华大学出版社  2014年4月

2、《现代飞机结构与系统》龙江、刘峰、张中波主编  西北工业大学出版社  2016年8月