超级军网大型运输机先进概念布局技术研究
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/06 03:14:38
现代运输机的发展趋向于大型化、高速化，在绝对保证安全的前提下追求高度的舒适性, 多功能、多用途的概念。航空技术的快速发展集中表现为飞机新布局形式的不断出现，每种新布局都使飞机的性能产生飞跃，甚至是划时代的变化。概念研究是工程应用前的工作，应该在型号发展上具有实用性；在技术上有创新性；在发展思想上有开拓性；其成果将有明显的社会效益和经济效益。因此，飞机概念研究的对象应该是有发展前途与应用价值的新一代飞机。航空技术先进的国家一直致力于新概念布局研究，并造就了一代代新型飞机。
一、飞机布局形式的发展概述
飞机气动布局系指飞机的空气动力外形、空气动力参数及相关综合技术。气动布局设计则是空气动力的总体设计，其目的是采取各种技术措施进行综合权衡，实现满足设计要求和使用要求的最佳总体布置型式。
1. 飞机常规布局形式
构成飞机的基本部分是能够产生升力的机翼、可以容纳装载的机身、推进飞行的动力，以及平衡和操纵姿态的尾翼。所谓常规式布局指水平尾翼置于机翼之后的布局形式。
常规布局形式经过长期的发展成为飞机布局形式的主流，得到了广泛应用，特别是运输类飞机。常规布局在发展的早期，以多跨度构架形的双翼机和撑杆式的单翼机为典型。随着古典式翼型的出现，为大展弦比、悬臂式机翼打下了基础。大推力、小尺寸喷气发动机的出现，使跨、超声速飞行成为可能。
当飞行速度接近声速时，大展弦比平直机翼将出现两种非常严重的现象。一是强激波产生的波阻使飞机难以超越，即所谓的"声障"。另一现象是机翼压心后移，引起低头、升力减小、飞行轨迹下偏，舵面效率急剧下降，使飞机难以改平，发生"自动俯冲"的危险。飞机改成后掠机翼后，自动俯冲现象得到消除，临界马赫数提高，激波强度大为削弱。后掠翼飞机布局是至今应用得最为普遍的一种型式，特别是高亚声速军、民用运输机至今几乎毫无例外地采用此种布局。
随着来流速度超过声速并进一步增大，要求机翼后掠角相应增加，后掠翼所存在的问题，也变得越来越突出。如机翼结构重量急增，刚度变差，横向流动加剧导致机翼翼尖分离产生失速而使纵向稳定性丧失等。针对后掠翼存在的问题，发展出了三角翼布局的形式，以满足超声速飞行的要求。
三角翼的最大优点是波阻小，具有良好的超声速性能，同时还有高的结构效率。三角翼的最大缺点是诱导阻力大，容易产生气流分离形成旋涡，使前缘升力丧失。采用亚声速前缘的曲线形机翼并配合锥形扭转，能提高整个速度范围内的最大升阻比。第一代超声速运输机前苏联的图144和英法联合研制的"协和"号飞机，就是应用了此种气动力设计技术，由三角翼布局演变而成曲线前缘细长机翼的布局。
2. 飞机特殊布局形式
针对特定的任务使命需求，人们开发并应用特定的流动机理，研制成布局有别于常规的、性能优良的各种飞机，其中最具典型的飞机布局形式有以下各种。
（1）鸭式布局
鸭式布局是指将水平尾翼安排在机翼之前的气动布局，鸭翼产生的平衡力方向朝上，提高了全机的升力，有利于配平。
鸭翼翼面有较长的力臂，因而有较好的操纵性和较大的升阻比。随着主动控制技术与电传操纵技术的发展，可以实现近距耦合的鸭式布局。鸭式布局特别适用于超声速、大迎角飞行的高机动性飞机。
鸭式布局的主要问题是大迎角时有俯仰力矩上仰问题，因鸭翼面产生的大升力在重心之前，俯仰力矩在大迎角时上仰严重。大迎角时，鸭面前缘涡的破裂和机翼分离流的干扰有可能引起很大的纵向静不稳定。同时鸭面尾流对垂尾和机翼的干扰，又有可能带来大迎角时的横侧不稳定现象。
（2）三翼面布局
三翼面布局是在常规布局的基础上增加一个水平前翼，即飞机的升力面由前翼加机翼加水平翼尾构成。因此，此种布局综合了常规和鸭式布局的优点，有可能得到很好的气动力特性，特别是操纵性和配平特性。
三翼面布局使气动载荷分配更加合理，从而可以减轻机翼上的载荷，减轻结构重量。增加一个前翼多了一个安定面和操纵面，可以大大提高飞机的操纵性与稳定特性，特别是在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。采用三翼面布局一定程度上可以减小水平尾翼的面积与其相应的结构重量。但是增加一个翼面及其操纵系统使得结构复杂性有所增加。
（3）无尾布局
无尾布局的飞机没有前翼也没水平尾翼，其升力面只有机翼。无尾布局从小展弦比三角翼布局演变而来。飞机的纵向操纵和配平由机翼后缘的升降舵来实现。此种布局飞机的特点是跨、超声速零升阻力很小，高速气动力特性好，有利于飞机的操纵性和稳定性。此种布局在结构上的优点是强度和刚度特性好，因而结构重量轻。如若保持重量不变则可以减小机翼相对厚度，降低波阻。
无尾布局飞机的主要缺点是亚声速性能不好，机翼后缘升降舵操纵效率低。特别是在飞机起降时，容易造成操纵困难和配平阻力增加。应用主动控制技术和电传操纵系统后，可以放宽静安定度，纵向操纵及配平问题可以得到解决。
（4）变后掠翼布局
机翼后掠角的变化是通过靠近机翼根部设立一个转轴，操纵外翼绕其转动来实现。当机翼展开处于最小后掠位置时，翼展最大，展弦比也大。随着机翼外翼绕转轴向后转增大后掠角的同时翼展缩短，机翼顺气流方向弦长变大，机翼面积随之减少。与此相适应的是机翼展弦比减少，相对厚度降低与翼载荷的增大。大翼载对跨、超声速飞行有利，特别是对低空超低空大速度飞行和减缓大气紊流扰动有很大的好处。可以说变后掠翼综合满足了从低速、高亚声速、跨声速到超声速不同飞行阶段，从起飞降落、长航时巡逻、远航程续航、低空高速冲刺、中高空盘旋机动到超声速飞行的不同要求。
变后掠翼布局的关键是实现变后掠的结构与机构设计和变后掠带来的飞机操纵性问题。由于变后掠翼机翼载荷的传递是依靠转轴来实现的，因此，必须解决转轴的结构强度及其对机翼颤振特性的影响、驱动系统布置与可靠性等问题。转轴与操纵机构增加了结构重量，降低了空间利用率。随着机翼后掠角的变化和飞机从亚声速到超声速飞行引起的气动力中心的移动，纵向静稳定度剧烈变化，可造成小后掠角低速飞行状态的安定度不足，或者是大后掠角超声速飞行时纵向静安定度过大，这将对飞机的稳定性和操纵性产生严重的影响。
（5）边条翼布局
边条翼布局是在机翼的前方加一细长的边条。边条在大迎角时产生的旋涡，与主机翼的有利干扰大大提高了全机升力。边条涡的作用同时推迟了机翼气流分离的发生和发展。
边条的外形有多种变化，主要为直线前缘、拱形前缘与S形前缘。决定边条翼气动特性的主要参数是边条前缘后掠角、边条长细比与边条面积。为了加强边条涡的强度和延缓其破裂，增大涡升力，边条翼的前缘后掠角应大于70°～75°。由于边条涡是在大迎角下才起作用，因此边条翼布局飞机的主翼一般选用中等后掠角和中等展弦比的机翼，以保证飞机在中小迎角时有良好的飞行特性。
边条翼布局的主要问题是由于边条位于飞机重心之前，边条涡升力的贡献以及边条所引起机翼上洗气流使气动力中心大幅度前移。因此大边条气动布局的飞机通常是纵向静不稳，需要采用主动控制技术来加以解决。
（6）斜置机翼布局
斜置翼又称转掠翼，其机翼偏离正常飞行方向处于斜置位置。与后掠翼不同，其左右机翼成为一体，相对机身一边机翼向后掠转而另一边机翼则向前掠。与后掠机翼一样，大的斜置角可以获得跨、超声速飞行时的高升阻比，中等斜置角状态可以得到较好的巡航性能或机动性，而斜置角为零相当于平直机翼则有良好的低速起飞着陆性能。因此对斜置翼布局可按后掠翼设计原理进行设计。若在机身对称面处设置转轴使机翼绕其转动，则可像变后掠翼一样能全面实现不同飞行阶段、不同飞行状态下的最佳气动力特性。研究表明，此种全翼式斜置翼布局比后掠翼布局有更高的效率，特别跨声速范围，如M=1附近的最大升阻比比后掠翼高15%～20%。对未来的飞机，包括跨声速运输机，此种布局很有发展前景。
斜置翼的研究已有很长的历史，至今尚未实现应用，主要的技术困难有：纵、横向运动的耦合，增加了运动控制的复杂性；气动弹性作用增加了气动力的不对称性，以及飞机随迎角和飞行速度变化的非线性；俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩呈现高度的非线性。
对于斜置翼的这些特殊问题，现代技术的进步将为其实际应用创造条件，如应用自动控制技术解决纵横向操纵耦合，利用复合材料及气动力剪裁技术来控制气动弹性。这样也许只有力矩非线性才是限制其进入实际应用的最大障碍。
（7） 可变弯度机翼布局
机翼的弯度是产生升力的最基本要素。弯度的改变对机翼气动特性将产生重大的影响，利用变弯度技术可以适应不同飞行阶段、飞行状态与飞行任务要求。变弯度技术早已得到应用，其最典型的是前、后缘增升装置。
变弯度机翼的实施已由传统的活动面偏转发展为自适应蒙皮或智能蒙皮，将变弯度与主动控制综合成一体。通过对翼面上的压力分布和机翼应力量值的监测，经由中央控制系统针对不同的任务使命和环境状态完成最佳调节。这种在外形上主动适应不同飞行状态要求的新型布局随着控制技术、材料技术的发展，而有望能很快得到应用。
（8） 前掠翼布局
与后掠机翼的翼尖处于根弦之后的情况相反，前掠的翼尖向前伸位于根弦之前。与后掠翼相比，在相同条件下，前掠翼的优点为： 失速特性好；可保持好的副翼效率；机翼阻力较小；机翼弯矩小。
前掠翼至今仍未得到应用的原因是气动弹性发散问题。因为前掠翼的翼尖位于机翼根部之前，在气动载荷作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起气动载荷的进一步增加。这种恶性循环的发展将使机翼结构发生气动弹性发散而导致破坏。随着前掠角的增大，前掠机翼的气动弹性发散速度迅速下降。当机翼前掠角由0°增加到28°时，机翼的发散速度降低了90%。按常规用加强结构增加刚度的办法来解决气动弹性问题，在重量上付出的代价是难以接受的。
复合材料结构在飞机上的应用将为前掠翼的应用创造有利的条件。复合材料结构的面板铺层厚度和纤维方向可以任意变化，因此能够控制复合材料机翼的刚度和扭转变形。同时复合材料重量轻，只要以很小的重量代价，就可以解决前掠机翼的气动弹性发散问题。
（9） 飞翼布局
飞机作为运载工具，其最基本的组成单元为产生升力的翼面、容纳装载的机身和提供动力的发动机。随着航空运输业的迅猛发展，飞机的大型化与超大型化趋势越来越明显。特别对于运输类飞机，大型化是缓解空中和机场交通拥挤阻塞、降低使用成本提高经济性的可行途径。大型化也使得飞翼布成为可能，因为大尺寸机翼可以有足够的空间用于装载，而仍能使机翼保持适合于正常飞行使用的相对厚度。
常规布局的运输机机身阻力占全机零升阻力的40%左右，巡航状态占全机总阻力的1/4以上。飞翼布局将主要用作容纳装载的机身融于提供升力的机翼之中，使得暴露的浸润面积大为减少，全机零升阻力大幅度下降，巡航升阻比大大增加。除了取消机身带来的直接阻力收益外，飞翼飞机还具有以下气动力阻力上的好处：飞翼飞机机翼弦长约为同类常规布局飞机的两倍，因此在相同的飞行速度时，飞行雷诺数增大一倍，摩擦阻力系数相应减小；飞翼布局不用专门的水平尾翼，因而没有相应部分的摩擦阻力和诱导阻力；飞翼布局飞机由于没有以上部件，外形比较干净，因而干扰阻力也较小。
研究表明，飞翼布局飞机的升阻比比常规飞机高20%以上，最大升阻比可达28，巡航升阻比在24附近。由于飞翼布局飞机有很高的巡航效率，因此作为民用运输机有很好的使用经济性，与同座级常规布局飞机相比较直接使用成本可降低15%～20%。
在相同的容量时，飞翼布局的外廓尺寸比常规布局要小。考虑到飞翼布局机翼翼尖可采用折叠式，因而未来超大型旅客飞机能够在现有机场上起降使用。机场基础设施有可能成为限制常规布局超大旅客机发展的主要原因，同时也成为飞翼布局发展的一大优势。
飞翼布局几何尺寸小、部件可综合利用及巡航效率高，使得其使用空机重量、最大起飞重量均明显低于常规布局飞机。
飞翼布局飞机的燃油效率较常规飞机高20%以上，有害气体排放量可降低15%以上，对保护环境大为有利。
飞翼布局飞机为了在中央翼盒内布置各种装载(图1)，因此要有一定的空间高度。为了保持机翼相对厚度以适应要求的飞行速度，通常用较长的翼弦。加之需要较大的展弦比以满足巡航效率的需要，或者需要较大的展长以便于布置操纵面。这样，飞翼布局往往比常规布局飞机机翼面积要大得多，翼载要低得多。因此飞翼布局飞机有很好的起飞着陆性能，对增升装置的要求不高，大大简化了相关的机构和装置。
飞翼布局也有一些突出的问题。首先，作为大型运输飞机座舱增压是必不可少的，对于常规布局飞机圆柱形机身布置气密舱已是成熟技术，而飞翼布局需要并列安排几个舱位，客舱剖面不可能成为圆形，由此相关的气密设计及承力结构布置必须采用全新的设计方法。
并列多个座舱布置时旅客安全撤离通道必须满足FAR25部应急撤离规定的要求。同时舱内服务门的安排也必须符合有关规定，对于飞翼布局旅客飞机来说，都是比较困难的。
舒适性要求越来越为旅客所关注，飞翼布局大型客机座舱内不可能布置有任何窗户。为了满足乘客对外界景观的观赏，必须配置额外的设备系统。
飞翼布局没有专门的水平尾翼和升降舵，升降操纵和方向操纵使用在飞翼后缘的活动翼面。由于这些操纵面距飞机重心较近，因此如何提高操纵效率成为重要问题。特别是由于飞翼布局飞机的安定度裕量很小甚至是不安定状态，因此采用主动控制技术十分必要。
（10） 盒翼布局
盒翼布局是国外正在研究，尚未实际应用的又一种新型气动布局形式。此种布局有着正常形式的机身、垂直安定面和方向舵。其特点是机翼翼面分上、下两部分，上、下翼面在翼尖处相联接形成一个如同盒子的整体形状。下面的机翼位于前机身下部有向后的后掠角；上面的机翼根部位于机身后部上方为前掠翼。上、下翼面除后掠角方向相反外几何参数基本相同。盒翼布局的主要特点为：气动力效率高；机翼面积大；有效展弦比高；结构效率高；颤振特性好。
盒式布局的主要问题有：发动机布置只能吊挂在上翼面下，远离地面，维护、检查很不方便；起落架布置困难，需要付出较大的气动阻力代价和结构重量代价。现代运输机的发展趋向于大型化、高速化，在绝对保证安全的前提下追求高度的舒适性, 多功能、多用途的概念。航空技术的快速发展集中表现为飞机新布局形式的不断出现，每种新布局都使飞机的性能产生飞跃，甚至是划时代的变化。概念研究是工程应用前的工作，应该在型号发展上具有实用性；在技术上有创新性；在发展思想上有开拓性；其成果将有明显的社会效益和经济效益。因此，飞机概念研究的对象应该是有发展前途与应用价值的新一代飞机。航空技术先进的国家一直致力于新概念布局研究，并造就了一代代新型飞机。
一、飞机布局形式的发展概述
飞机气动布局系指飞机的空气动力外形、空气动力参数及相关综合技术。气动布局设计则是空气动力的总体设计，其目的是采取各种技术措施进行综合权衡，实现满足设计要求和使用要求的最佳总体布置型式。
1. 飞机常规布局形式
构成飞机的基本部分是能够产生升力的机翼、可以容纳装载的机身、推进飞行的动力，以及平衡和操纵姿态的尾翼。所谓常规式布局指水平尾翼置于机翼之后的布局形式。
常规布局形式经过长期的发展成为飞机布局形式的主流，得到了广泛应用，特别是运输类飞机。常规布局在发展的早期，以多跨度构架形的双翼机和撑杆式的单翼机为典型。随着古典式翼型的出现，为大展弦比、悬臂式机翼打下了基础。大推力、小尺寸喷气发动机的出现，使跨、超声速飞行成为可能。
当飞行速度接近声速时，大展弦比平直机翼将出现两种非常严重的现象。一是强激波产生的波阻使飞机难以超越，即所谓的"声障"。另一现象是机翼压心后移，引起低头、升力减小、飞行轨迹下偏，舵面效率急剧下降，使飞机难以改平，发生"自动俯冲"的危险。飞机改成后掠机翼后，自动俯冲现象得到消除，临界马赫数提高，激波强度大为削弱。后掠翼飞机布局是至今应用得最为普遍的一种型式，特别是高亚声速军、民用运输机至今几乎毫无例外地采用此种布局。
随着来流速度超过声速并进一步增大，要求机翼后掠角相应增加，后掠翼所存在的问题，也变得越来越突出。如机翼结构重量急增，刚度变差，横向流动加剧导致机翼翼尖分离产生失速而使纵向稳定性丧失等。针对后掠翼存在的问题，发展出了三角翼布局的形式，以满足超声速飞行的要求。
三角翼的最大优点是波阻小，具有良好的超声速性能，同时还有高的结构效率。三角翼的最大缺点是诱导阻力大，容易产生气流分离形成旋涡，使前缘升力丧失。采用亚声速前缘的曲线形机翼并配合锥形扭转，能提高整个速度范围内的最大升阻比。第一代超声速运输机前苏联的图144和英法联合研制的"协和"号飞机，就是应用了此种气动力设计技术，由三角翼布局演变而成曲线前缘细长机翼的布局。
2. 飞机特殊布局形式
针对特定的任务使命需求，人们开发并应用特定的流动机理，研制成布局有别于常规的、性能优良的各种飞机，其中最具典型的飞机布局形式有以下各种。
（1）鸭式布局
鸭式布局是指将水平尾翼安排在机翼之前的气动布局，鸭翼产生的平衡力方向朝上，提高了全机的升力，有利于配平。
鸭翼翼面有较长的力臂，因而有较好的操纵性和较大的升阻比。随着主动控制技术与电传操纵技术的发展，可以实现近距耦合的鸭式布局。鸭式布局特别适用于超声速、大迎角飞行的高机动性飞机。
鸭式布局的主要问题是大迎角时有俯仰力矩上仰问题，因鸭翼面产生的大升力在重心之前，俯仰力矩在大迎角时上仰严重。大迎角时，鸭面前缘涡的破裂和机翼分离流的干扰有可能引起很大的纵向静不稳定。同时鸭面尾流对垂尾和机翼的干扰，又有可能带来大迎角时的横侧不稳定现象。
（2）三翼面布局
三翼面布局是在常规布局的基础上增加一个水平前翼，即飞机的升力面由前翼加机翼加水平翼尾构成。因此，此种布局综合了常规和鸭式布局的优点，有可能得到很好的气动力特性，特别是操纵性和配平特性。
三翼面布局使气动载荷分配更加合理，从而可以减轻机翼上的载荷，减轻结构重量。增加一个前翼多了一个安定面和操纵面，可以大大提高飞机的操纵性与稳定特性，特别是在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。采用三翼面布局一定程度上可以减小水平尾翼的面积与其相应的结构重量。但是增加一个翼面及其操纵系统使得结构复杂性有所增加。
（3）无尾布局
无尾布局的飞机没有前翼也没水平尾翼，其升力面只有机翼。无尾布局从小展弦比三角翼布局演变而来。飞机的纵向操纵和配平由机翼后缘的升降舵来实现。此种布局飞机的特点是跨、超声速零升阻力很小，高速气动力特性好，有利于飞机的操纵性和稳定性。此种布局在结构上的优点是强度和刚度特性好，因而结构重量轻。如若保持重量不变则可以减小机翼相对厚度，降低波阻。
无尾布局飞机的主要缺点是亚声速性能不好，机翼后缘升降舵操纵效率低。特别是在飞机起降时，容易造成操纵困难和配平阻力增加。应用主动控制技术和电传操纵系统后，可以放宽静安定度，纵向操纵及配平问题可以得到解决。
（4）变后掠翼布局
机翼后掠角的变化是通过靠近机翼根部设立一个转轴，操纵外翼绕其转动来实现。当机翼展开处于最小后掠位置时，翼展最大，展弦比也大。随着机翼外翼绕转轴向后转增大后掠角的同时翼展缩短，机翼顺气流方向弦长变大，机翼面积随之减少。与此相适应的是机翼展弦比减少，相对厚度降低与翼载荷的增大。大翼载对跨、超声速飞行有利，特别是对低空超低空大速度飞行和减缓大气紊流扰动有很大的好处。可以说变后掠翼综合满足了从低速、高亚声速、跨声速到超声速不同飞行阶段，从起飞降落、长航时巡逻、远航程续航、低空高速冲刺、中高空盘旋机动到超声速飞行的不同要求。
变后掠翼布局的关键是实现变后掠的结构与机构设计和变后掠带来的飞机操纵性问题。由于变后掠翼机翼载荷的传递是依靠转轴来实现的，因此，必须解决转轴的结构强度及其对机翼颤振特性的影响、驱动系统布置与可靠性等问题。转轴与操纵机构增加了结构重量，降低了空间利用率。随着机翼后掠角的变化和飞机从亚声速到超声速飞行引起的气动力中心的移动，纵向静稳定度剧烈变化，可造成小后掠角低速飞行状态的安定度不足，或者是大后掠角超声速飞行时纵向静安定度过大，这将对飞机的稳定性和操纵性产生严重的影响。
（5）边条翼布局
边条翼布局是在机翼的前方加一细长的边条。边条在大迎角时产生的旋涡，与主机翼的有利干扰大大提高了全机升力。边条涡的作用同时推迟了机翼气流分离的发生和发展。
边条的外形有多种变化，主要为直线前缘、拱形前缘与S形前缘。决定边条翼气动特性的主要参数是边条前缘后掠角、边条长细比与边条面积。为了加强边条涡的强度和延缓其破裂，增大涡升力，边条翼的前缘后掠角应大于70°～75°。由于边条涡是在大迎角下才起作用，因此边条翼布局飞机的主翼一般选用中等后掠角和中等展弦比的机翼，以保证飞机在中小迎角时有良好的飞行特性。
边条翼布局的主要问题是由于边条位于飞机重心之前，边条涡升力的贡献以及边条所引起机翼上洗气流使气动力中心大幅度前移。因此大边条气动布局的飞机通常是纵向静不稳，需要采用主动控制技术来加以解决。
（6）斜置机翼布局
斜置翼又称转掠翼，其机翼偏离正常飞行方向处于斜置位置。与后掠翼不同，其左右机翼成为一体，相对机身一边机翼向后掠转而另一边机翼则向前掠。与后掠机翼一样，大的斜置角可以获得跨、超声速飞行时的高升阻比，中等斜置角状态可以得到较好的巡航性能或机动性，而斜置角为零相当于平直机翼则有良好的低速起飞着陆性能。因此对斜置翼布局可按后掠翼设计原理进行设计。若在机身对称面处设置转轴使机翼绕其转动，则可像变后掠翼一样能全面实现不同飞行阶段、不同飞行状态下的最佳气动力特性。研究表明，此种全翼式斜置翼布局比后掠翼布局有更高的效率，特别跨声速范围，如M=1附近的最大升阻比比后掠翼高15%～20%。对未来的飞机，包括跨声速运输机，此种布局很有发展前景。
斜置翼的研究已有很长的历史，至今尚未实现应用，主要的技术困难有：纵、横向运动的耦合，增加了运动控制的复杂性；气动弹性作用增加了气动力的不对称性，以及飞机随迎角和飞行速度变化的非线性；俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩呈现高度的非线性。
对于斜置翼的这些特殊问题，现代技术的进步将为其实际应用创造条件，如应用自动控制技术解决纵横向操纵耦合，利用复合材料及气动力剪裁技术来控制气动弹性。这样也许只有力矩非线性才是限制其进入实际应用的最大障碍。
（7） 可变弯度机翼布局
机翼的弯度是产生升力的最基本要素。弯度的改变对机翼气动特性将产生重大的影响，利用变弯度技术可以适应不同飞行阶段、飞行状态与飞行任务要求。变弯度技术早已得到应用，其最典型的是前、后缘增升装置。
变弯度机翼的实施已由传统的活动面偏转发展为自适应蒙皮或智能蒙皮，将变弯度与主动控制综合成一体。通过对翼面上的压力分布和机翼应力量值的监测，经由中央控制系统针对不同的任务使命和环境状态完成最佳调节。这种在外形上主动适应不同飞行状态要求的新型布局随着控制技术、材料技术的发展，而有望能很快得到应用。
（8） 前掠翼布局
与后掠机翼的翼尖处于根弦之后的情况相反，前掠的翼尖向前伸位于根弦之前。与后掠翼相比，在相同条件下，前掠翼的优点为： 失速特性好；可保持好的副翼效率；机翼阻力较小；机翼弯矩小。
前掠翼至今仍未得到应用的原因是气动弹性发散问题。因为前掠翼的翼尖位于机翼根部之前，在气动载荷作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起气动载荷的进一步增加。这种恶性循环的发展将使机翼结构发生气动弹性发散而导致破坏。随着前掠角的增大，前掠机翼的气动弹性发散速度迅速下降。当机翼前掠角由0°增加到28°时，机翼的发散速度降低了90%。按常规用加强结构增加刚度的办法来解决气动弹性问题，在重量上付出的代价是难以接受的。
复合材料结构在飞机上的应用将为前掠翼的应用创造有利的条件。复合材料结构的面板铺层厚度和纤维方向可以任意变化，因此能够控制复合材料机翼的刚度和扭转变形。同时复合材料重量轻，只要以很小的重量代价，就可以解决前掠机翼的气动弹性发散问题。
（9） 飞翼布局
飞机作为运载工具，其最基本的组成单元为产生升力的翼面、容纳装载的机身和提供动力的发动机。随着航空运输业的迅猛发展，飞机的大型化与超大型化趋势越来越明显。特别对于运输类飞机，大型化是缓解空中和机场交通拥挤阻塞、降低使用成本提高经济性的可行途径。大型化也使得飞翼布成为可能，因为大尺寸机翼可以有足够的空间用于装载，而仍能使机翼保持适合于正常飞行使用的相对厚度。
常规布局的运输机机身阻力占全机零升阻力的40%左右，巡航状态占全机总阻力的1/4以上。飞翼布局将主要用作容纳装载的机身融于提供升力的机翼之中，使得暴露的浸润面积大为减少，全机零升阻力大幅度下降，巡航升阻比大大增加。除了取消机身带来的直接阻力收益外，飞翼飞机还具有以下气动力阻力上的好处：飞翼飞机机翼弦长约为同类常规布局飞机的两倍，因此在相同的飞行速度时，飞行雷诺数增大一倍，摩擦阻力系数相应减小；飞翼布局不用专门的水平尾翼，因而没有相应部分的摩擦阻力和诱导阻力；飞翼布局飞机由于没有以上部件，外形比较干净，因而干扰阻力也较小。
研究表明，飞翼布局飞机的升阻比比常规飞机高20%以上，最大升阻比可达28，巡航升阻比在24附近。由于飞翼布局飞机有很高的巡航效率，因此作为民用运输机有很好的使用经济性，与同座级常规布局飞机相比较直接使用成本可降低15%～20%。
在相同的容量时，飞翼布局的外廓尺寸比常规布局要小。考虑到飞翼布局机翼翼尖可采用折叠式，因而未来超大型旅客飞机能够在现有机场上起降使用。机场基础设施有可能成为限制常规布局超大旅客机发展的主要原因，同时也成为飞翼布局发展的一大优势。
飞翼布局几何尺寸小、部件可综合利用及巡航效率高，使得其使用空机重量、最大起飞重量均明显低于常规布局飞机。
飞翼布局飞机的燃油效率较常规飞机高20%以上，有害气体排放量可降低15%以上，对保护环境大为有利。
飞翼布局飞机为了在中央翼盒内布置各种装载(图1)，因此要有一定的空间高度。为了保持机翼相对厚度以适应要求的飞行速度，通常用较长的翼弦。加之需要较大的展弦比以满足巡航效率的需要，或者需要较大的展长以便于布置操纵面。这样，飞翼布局往往比常规布局飞机机翼面积要大得多，翼载要低得多。因此飞翼布局飞机有很好的起飞着陆性能，对增升装置的要求不高，大大简化了相关的机构和装置。
飞翼布局也有一些突出的问题。首先，作为大型运输飞机座舱增压是必不可少的，对于常规布局飞机圆柱形机身布置气密舱已是成熟技术，而飞翼布局需要并列安排几个舱位，客舱剖面不可能成为圆形，由此相关的气密设计及承力结构布置必须采用全新的设计方法。
并列多个座舱布置时旅客安全撤离通道必须满足FAR25部应急撤离规定的要求。同时舱内服务门的安排也必须符合有关规定，对于飞翼布局旅客飞机来说，都是比较困难的。
舒适性要求越来越为旅客所关注，飞翼布局大型客机座舱内不可能布置有任何窗户。为了满足乘客对外界景观的观赏，必须配置额外的设备系统。
飞翼布局没有专门的水平尾翼和升降舵，升降操纵和方向操纵使用在飞翼后缘的活动翼面。由于这些操纵面距飞机重心较近，因此如何提高操纵效率成为重要问题。特别是由于飞翼布局飞机的安定度裕量很小甚至是不安定状态，因此采用主动控制技术十分必要。
（10） 盒翼布局
盒翼布局是国外正在研究，尚未实际应用的又一种新型气动布局形式。此种布局有着正常形式的机身、垂直安定面和方向舵。其特点是机翼翼面分上、下两部分，上、下翼面在翼尖处相联接形成一个如同盒子的整体形状。下面的机翼位于前机身下部有向后的后掠角；上面的机翼根部位于机身后部上方为前掠翼。上、下翼面除后掠角方向相反外几何参数基本相同。盒翼布局的主要特点为：气动力效率高；机翼面积大；有效展弦比高；结构效率高；颤振特性好。
盒式布局的主要问题有：发动机布置只能吊挂在上翼面下，远离地面，维护、检查很不方便；起落架布置困难，需要付出较大的气动阻力代价和结构重量代价。
一、飞机布局形式的发展概述
飞机气动布局系指飞机的空气动力外形、空气动力参数及相关综合技术。气动布局设计则是空气动力的总体设计，其目的是采取各种技术措施进行综合权衡，实现满足设计要求和使用要求的最佳总体布置型式。
1. 飞机常规布局形式
构成飞机的基本部分是能够产生升力的机翼、可以容纳装载的机身、推进飞行的动力，以及平衡和操纵姿态的尾翼。所谓常规式布局指水平尾翼置于机翼之后的布局形式。
常规布局形式经过长期的发展成为飞机布局形式的主流，得到了广泛应用，特别是运输类飞机。常规布局在发展的早期，以多跨度构架形的双翼机和撑杆式的单翼机为典型。随着古典式翼型的出现，为大展弦比、悬臂式机翼打下了基础。大推力、小尺寸喷气发动机的出现，使跨、超声速飞行成为可能。
当飞行速度接近声速时，大展弦比平直机翼将出现两种非常严重的现象。一是强激波产生的波阻使飞机难以超越，即所谓的"声障"。另一现象是机翼压心后移，引起低头、升力减小、飞行轨迹下偏，舵面效率急剧下降，使飞机难以改平，发生"自动俯冲"的危险。飞机改成后掠机翼后，自动俯冲现象得到消除，临界马赫数提高，激波强度大为削弱。后掠翼飞机布局是至今应用得最为普遍的一种型式，特别是高亚声速军、民用运输机至今几乎毫无例外地采用此种布局。
随着来流速度超过声速并进一步增大，要求机翼后掠角相应增加，后掠翼所存在的问题，也变得越来越突出。如机翼结构重量急增，刚度变差，横向流动加剧导致机翼翼尖分离产生失速而使纵向稳定性丧失等。针对后掠翼存在的问题，发展出了三角翼布局的形式，以满足超声速飞行的要求。
三角翼的最大优点是波阻小，具有良好的超声速性能，同时还有高的结构效率。三角翼的最大缺点是诱导阻力大，容易产生气流分离形成旋涡，使前缘升力丧失。采用亚声速前缘的曲线形机翼并配合锥形扭转，能提高整个速度范围内的最大升阻比。第一代超声速运输机前苏联的图144和英法联合研制的"协和"号飞机，就是应用了此种气动力设计技术，由三角翼布局演变而成曲线前缘细长机翼的布局。
2. 飞机特殊布局形式
针对特定的任务使命需求，人们开发并应用特定的流动机理，研制成布局有别于常规的、性能优良的各种飞机，其中最具典型的飞机布局形式有以下各种。
（1）鸭式布局
鸭式布局是指将水平尾翼安排在机翼之前的气动布局，鸭翼产生的平衡力方向朝上，提高了全机的升力，有利于配平。
鸭翼翼面有较长的力臂，因而有较好的操纵性和较大的升阻比。随着主动控制技术与电传操纵技术的发展，可以实现近距耦合的鸭式布局。鸭式布局特别适用于超声速、大迎角飞行的高机动性飞机。
鸭式布局的主要问题是大迎角时有俯仰力矩上仰问题，因鸭翼面产生的大升力在重心之前，俯仰力矩在大迎角时上仰严重。大迎角时，鸭面前缘涡的破裂和机翼分离流的干扰有可能引起很大的纵向静不稳定。同时鸭面尾流对垂尾和机翼的干扰，又有可能带来大迎角时的横侧不稳定现象。
（2）三翼面布局
三翼面布局是在常规布局的基础上增加一个水平前翼，即飞机的升力面由前翼加机翼加水平翼尾构成。因此，此种布局综合了常规和鸭式布局的优点，有可能得到很好的气动力特性，特别是操纵性和配平特性。
三翼面布局使气动载荷分配更加合理，从而可以减轻机翼上的载荷，减轻结构重量。增加一个前翼多了一个安定面和操纵面，可以大大提高飞机的操纵性与稳定特性，特别是在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。采用三翼面布局一定程度上可以减小水平尾翼的面积与其相应的结构重量。但是增加一个翼面及其操纵系统使得结构复杂性有所增加。
（3）无尾布局
无尾布局的飞机没有前翼也没水平尾翼，其升力面只有机翼。无尾布局从小展弦比三角翼布局演变而来。飞机的纵向操纵和配平由机翼后缘的升降舵来实现。此种布局飞机的特点是跨、超声速零升阻力很小，高速气动力特性好，有利于飞机的操纵性和稳定性。此种布局在结构上的优点是强度和刚度特性好，因而结构重量轻。如若保持重量不变则可以减小机翼相对厚度，降低波阻。
无尾布局飞机的主要缺点是亚声速性能不好，机翼后缘升降舵操纵效率低。特别是在飞机起降时，容易造成操纵困难和配平阻力增加。应用主动控制技术和电传操纵系统后，可以放宽静安定度，纵向操纵及配平问题可以得到解决。
（4）变后掠翼布局
机翼后掠角的变化是通过靠近机翼根部设立一个转轴，操纵外翼绕其转动来实现。当机翼展开处于最小后掠位置时，翼展最大，展弦比也大。随着机翼外翼绕转轴向后转增大后掠角的同时翼展缩短，机翼顺气流方向弦长变大，机翼面积随之减少。与此相适应的是机翼展弦比减少，相对厚度降低与翼载荷的增大。大翼载对跨、超声速飞行有利，特别是对低空超低空大速度飞行和减缓大气紊流扰动有很大的好处。可以说变后掠翼综合满足了从低速、高亚声速、跨声速到超声速不同飞行阶段，从起飞降落、长航时巡逻、远航程续航、低空高速冲刺、中高空盘旋机动到超声速飞行的不同要求。
变后掠翼布局的关键是实现变后掠的结构与机构设计和变后掠带来的飞机操纵性问题。由于变后掠翼机翼载荷的传递是依靠转轴来实现的，因此，必须解决转轴的结构强度及其对机翼颤振特性的影响、驱动系统布置与可靠性等问题。转轴与操纵机构增加了结构重量，降低了空间利用率。随着机翼后掠角的变化和飞机从亚声速到超声速飞行引起的气动力中心的移动，纵向静稳定度剧烈变化，可造成小后掠角低速飞行状态的安定度不足，或者是大后掠角超声速飞行时纵向静安定度过大，这将对飞机的稳定性和操纵性产生严重的影响。
（5）边条翼布局
边条翼布局是在机翼的前方加一细长的边条。边条在大迎角时产生的旋涡，与主机翼的有利干扰大大提高了全机升力。边条涡的作用同时推迟了机翼气流分离的发生和发展。
边条的外形有多种变化，主要为直线前缘、拱形前缘与S形前缘。决定边条翼气动特性的主要参数是边条前缘后掠角、边条长细比与边条面积。为了加强边条涡的强度和延缓其破裂，增大涡升力，边条翼的前缘后掠角应大于70°～75°。由于边条涡是在大迎角下才起作用，因此边条翼布局飞机的主翼一般选用中等后掠角和中等展弦比的机翼，以保证飞机在中小迎角时有良好的飞行特性。
边条翼布局的主要问题是由于边条位于飞机重心之前，边条涡升力的贡献以及边条所引起机翼上洗气流使气动力中心大幅度前移。因此大边条气动布局的飞机通常是纵向静不稳，需要采用主动控制技术来加以解决。
（6）斜置机翼布局
斜置翼又称转掠翼，其机翼偏离正常飞行方向处于斜置位置。与后掠翼不同，其左右机翼成为一体，相对机身一边机翼向后掠转而另一边机翼则向前掠。与后掠机翼一样，大的斜置角可以获得跨、超声速飞行时的高升阻比，中等斜置角状态可以得到较好的巡航性能或机动性，而斜置角为零相当于平直机翼则有良好的低速起飞着陆性能。因此对斜置翼布局可按后掠翼设计原理进行设计。若在机身对称面处设置转轴使机翼绕其转动，则可像变后掠翼一样能全面实现不同飞行阶段、不同飞行状态下的最佳气动力特性。研究表明，此种全翼式斜置翼布局比后掠翼布局有更高的效率，特别跨声速范围，如M=1附近的最大升阻比比后掠翼高15%～20%。对未来的飞机，包括跨声速运输机，此种布局很有发展前景。
斜置翼的研究已有很长的历史，至今尚未实现应用，主要的技术困难有：纵、横向运动的耦合，增加了运动控制的复杂性；气动弹性作用增加了气动力的不对称性，以及飞机随迎角和飞行速度变化的非线性；俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩呈现高度的非线性。
对于斜置翼的这些特殊问题，现代技术的进步将为其实际应用创造条件，如应用自动控制技术解决纵横向操纵耦合，利用复合材料及气动力剪裁技术来控制气动弹性。这样也许只有力矩非线性才是限制其进入实际应用的最大障碍。
（7） 可变弯度机翼布局
机翼的弯度是产生升力的最基本要素。弯度的改变对机翼气动特性将产生重大的影响，利用变弯度技术可以适应不同飞行阶段、飞行状态与飞行任务要求。变弯度技术早已得到应用，其最典型的是前、后缘增升装置。
变弯度机翼的实施已由传统的活动面偏转发展为自适应蒙皮或智能蒙皮，将变弯度与主动控制综合成一体。通过对翼面上的压力分布和机翼应力量值的监测，经由中央控制系统针对不同的任务使命和环境状态完成最佳调节。这种在外形上主动适应不同飞行状态要求的新型布局随着控制技术、材料技术的发展，而有望能很快得到应用。
（8） 前掠翼布局
与后掠机翼的翼尖处于根弦之后的情况相反，前掠的翼尖向前伸位于根弦之前。与后掠翼相比，在相同条件下，前掠翼的优点为： 失速特性好；可保持好的副翼效率；机翼阻力较小；机翼弯矩小。
前掠翼至今仍未得到应用的原因是气动弹性发散问题。因为前掠翼的翼尖位于机翼根部之前，在气动载荷作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起气动载荷的进一步增加。这种恶性循环的发展将使机翼结构发生气动弹性发散而导致破坏。随着前掠角的增大，前掠机翼的气动弹性发散速度迅速下降。当机翼前掠角由0°增加到28°时，机翼的发散速度降低了90%。按常规用加强结构增加刚度的办法来解决气动弹性问题，在重量上付出的代价是难以接受的。
复合材料结构在飞机上的应用将为前掠翼的应用创造有利的条件。复合材料结构的面板铺层厚度和纤维方向可以任意变化，因此能够控制复合材料机翼的刚度和扭转变形。同时复合材料重量轻，只要以很小的重量代价，就可以解决前掠机翼的气动弹性发散问题。
（9） 飞翼布局
飞机作为运载工具，其最基本的组成单元为产生升力的翼面、容纳装载的机身和提供动力的发动机。随着航空运输业的迅猛发展，飞机的大型化与超大型化趋势越来越明显。特别对于运输类飞机，大型化是缓解空中和机场交通拥挤阻塞、降低使用成本提高经济性的可行途径。大型化也使得飞翼布成为可能，因为大尺寸机翼可以有足够的空间用于装载，而仍能使机翼保持适合于正常飞行使用的相对厚度。
常规布局的运输机机身阻力占全机零升阻力的40%左右，巡航状态占全机总阻力的1/4以上。飞翼布局将主要用作容纳装载的机身融于提供升力的机翼之中，使得暴露的浸润面积大为减少，全机零升阻力大幅度下降，巡航升阻比大大增加。除了取消机身带来的直接阻力收益外，飞翼飞机还具有以下气动力阻力上的好处：飞翼飞机机翼弦长约为同类常规布局飞机的两倍，因此在相同的飞行速度时，飞行雷诺数增大一倍，摩擦阻力系数相应减小；飞翼布局不用专门的水平尾翼，因而没有相应部分的摩擦阻力和诱导阻力；飞翼布局飞机由于没有以上部件，外形比较干净，因而干扰阻力也较小。
研究表明，飞翼布局飞机的升阻比比常规飞机高20%以上，最大升阻比可达28，巡航升阻比在24附近。由于飞翼布局飞机有很高的巡航效率，因此作为民用运输机有很好的使用经济性，与同座级常规布局飞机相比较直接使用成本可降低15%～20%。
在相同的容量时，飞翼布局的外廓尺寸比常规布局要小。考虑到飞翼布局机翼翼尖可采用折叠式，因而未来超大型旅客飞机能够在现有机场上起降使用。机场基础设施有可能成为限制常规布局超大旅客机发展的主要原因，同时也成为飞翼布局发展的一大优势。
飞翼布局几何尺寸小、部件可综合利用及巡航效率高，使得其使用空机重量、最大起飞重量均明显低于常规布局飞机。
飞翼布局飞机的燃油效率较常规飞机高20%以上，有害气体排放量可降低15%以上，对保护环境大为有利。
飞翼布局飞机为了在中央翼盒内布置各种装载(图1)，因此要有一定的空间高度。为了保持机翼相对厚度以适应要求的飞行速度，通常用较长的翼弦。加之需要较大的展弦比以满足巡航效率的需要，或者需要较大的展长以便于布置操纵面。这样，飞翼布局往往比常规布局飞机机翼面积要大得多，翼载要低得多。因此飞翼布局飞机有很好的起飞着陆性能，对增升装置的要求不高，大大简化了相关的机构和装置。
飞翼布局也有一些突出的问题。首先，作为大型运输飞机座舱增压是必不可少的，对于常规布局飞机圆柱形机身布置气密舱已是成熟技术，而飞翼布局需要并列安排几个舱位，客舱剖面不可能成为圆形，由此相关的气密设计及承力结构布置必须采用全新的设计方法。
并列多个座舱布置时旅客安全撤离通道必须满足FAR25部应急撤离规定的要求。同时舱内服务门的安排也必须符合有关规定，对于飞翼布局旅客飞机来说，都是比较困难的。
舒适性要求越来越为旅客所关注，飞翼布局大型客机座舱内不可能布置有任何窗户。为了满足乘客对外界景观的观赏，必须配置额外的设备系统。
飞翼布局没有专门的水平尾翼和升降舵，升降操纵和方向操纵使用在飞翼后缘的活动翼面。由于这些操纵面距飞机重心较近，因此如何提高操纵效率成为重要问题。特别是由于飞翼布局飞机的安定度裕量很小甚至是不安定状态，因此采用主动控制技术十分必要。
（10） 盒翼布局
盒翼布局是国外正在研究，尚未实际应用的又一种新型气动布局形式。此种布局有着正常形式的机身、垂直安定面和方向舵。其特点是机翼翼面分上、下两部分，上、下翼面在翼尖处相联接形成一个如同盒子的整体形状。下面的机翼位于前机身下部有向后的后掠角；上面的机翼根部位于机身后部上方为前掠翼。上、下翼面除后掠角方向相反外几何参数基本相同。盒翼布局的主要特点为：气动力效率高；机翼面积大；有效展弦比高；结构效率高；颤振特性好。
盒式布局的主要问题有：发动机布置只能吊挂在上翼面下，远离地面，维护、检查很不方便；起落架布置困难，需要付出较大的气动阻力代价和结构重量代价。现代运输机的发展趋向于大型化、高速化，在绝对保证安全的前提下追求高度的舒适性, 多功能、多用途的概念。航空技术的快速发展集中表现为飞机新布局形式的不断出现，每种新布局都使飞机的性能产生飞跃，甚至是划时代的变化。概念研究是工程应用前的工作，应该在型号发展上具有实用性；在技术上有创新性；在发展思想上有开拓性；其成果将有明显的社会效益和经济效益。因此，飞机概念研究的对象应该是有发展前途与应用价值的新一代飞机。航空技术先进的国家一直致力于新概念布局研究，并造就了一代代新型飞机。
一、飞机布局形式的发展概述
飞机气动布局系指飞机的空气动力外形、空气动力参数及相关综合技术。气动布局设计则是空气动力的总体设计，其目的是采取各种技术措施进行综合权衡，实现满足设计要求和使用要求的最佳总体布置型式。
1. 飞机常规布局形式
构成飞机的基本部分是能够产生升力的机翼、可以容纳装载的机身、推进飞行的动力，以及平衡和操纵姿态的尾翼。所谓常规式布局指水平尾翼置于机翼之后的布局形式。
常规布局形式经过长期的发展成为飞机布局形式的主流，得到了广泛应用，特别是运输类飞机。常规布局在发展的早期，以多跨度构架形的双翼机和撑杆式的单翼机为典型。随着古典式翼型的出现，为大展弦比、悬臂式机翼打下了基础。大推力、小尺寸喷气发动机的出现，使跨、超声速飞行成为可能。
当飞行速度接近声速时，大展弦比平直机翼将出现两种非常严重的现象。一是强激波产生的波阻使飞机难以超越，即所谓的"声障"。另一现象是机翼压心后移，引起低头、升力减小、飞行轨迹下偏，舵面效率急剧下降，使飞机难以改平，发生"自动俯冲"的危险。飞机改成后掠机翼后，自动俯冲现象得到消除，临界马赫数提高，激波强度大为削弱。后掠翼飞机布局是至今应用得最为普遍的一种型式，特别是高亚声速军、民用运输机至今几乎毫无例外地采用此种布局。
随着来流速度超过声速并进一步增大，要求机翼后掠角相应增加，后掠翼所存在的问题，也变得越来越突出。如机翼结构重量急增，刚度变差，横向流动加剧导致机翼翼尖分离产生失速而使纵向稳定性丧失等。针对后掠翼存在的问题，发展出了三角翼布局的形式，以满足超声速飞行的要求。
三角翼的最大优点是波阻小，具有良好的超声速性能，同时还有高的结构效率。三角翼的最大缺点是诱导阻力大，容易产生气流分离形成旋涡，使前缘升力丧失。采用亚声速前缘的曲线形机翼并配合锥形扭转，能提高整个速度范围内的最大升阻比。第一代超声速运输机前苏联的图144和英法联合研制的"协和"号飞机，就是应用了此种气动力设计技术，由三角翼布局演变而成曲线前缘细长机翼的布局。
2. 飞机特殊布局形式
针对特定的任务使命需求，人们开发并应用特定的流动机理，研制成布局有别于常规的、性能优良的各种飞机，其中最具典型的飞机布局形式有以下各种。
（1）鸭式布局
鸭式布局是指将水平尾翼安排在机翼之前的气动布局，鸭翼产生的平衡力方向朝上，提高了全机的升力，有利于配平。
鸭翼翼面有较长的力臂，因而有较好的操纵性和较大的升阻比。随着主动控制技术与电传操纵技术的发展，可以实现近距耦合的鸭式布局。鸭式布局特别适用于超声速、大迎角飞行的高机动性飞机。
鸭式布局的主要问题是大迎角时有俯仰力矩上仰问题，因鸭翼面产生的大升力在重心之前，俯仰力矩在大迎角时上仰严重。大迎角时，鸭面前缘涡的破裂和机翼分离流的干扰有可能引起很大的纵向静不稳定。同时鸭面尾流对垂尾和机翼的干扰，又有可能带来大迎角时的横侧不稳定现象。
（2）三翼面布局
三翼面布局是在常规布局的基础上增加一个水平前翼，即飞机的升力面由前翼加机翼加水平翼尾构成。因此，此种布局综合了常规和鸭式布局的优点，有可能得到很好的气动力特性，特别是操纵性和配平特性。
三翼面布局使气动载荷分配更加合理，从而可以减轻机翼上的载荷，减轻结构重量。增加一个前翼多了一个安定面和操纵面，可以大大提高飞机的操纵性与稳定特性，特别是在大迎角时增加了最大升力，提供足够的低头恢复力矩。采用三翼面布局一定程度上可以减小水平尾翼的面积与其相应的结构重量。但是增加一个翼面及其操纵系统使得结构复杂性有所增加。
（3）无尾布局
无尾布局的飞机没有前翼也没水平尾翼，其升力面只有机翼。无尾布局从小展弦比三角翼布局演变而来。飞机的纵向操纵和配平由机翼后缘的升降舵来实现。此种布局飞机的特点是跨、超声速零升阻力很小，高速气动力特性好，有利于飞机的操纵性和稳定性。此种布局在结构上的优点是强度和刚度特性好，因而结构重量轻。如若保持重量不变则可以减小机翼相对厚度，降低波阻。
无尾布局飞机的主要缺点是亚声速性能不好，机翼后缘升降舵操纵效率低。特别是在飞机起降时，容易造成操纵困难和配平阻力增加。应用主动控制技术和电传操纵系统后，可以放宽静安定度，纵向操纵及配平问题可以得到解决。
（4）变后掠翼布局
机翼后掠角的变化是通过靠近机翼根部设立一个转轴，操纵外翼绕其转动来实现。当机翼展开处于最小后掠位置时，翼展最大，展弦比也大。随着机翼外翼绕转轴向后转增大后掠角的同时翼展缩短，机翼顺气流方向弦长变大，机翼面积随之减少。与此相适应的是机翼展弦比减少，相对厚度降低与翼载荷的增大。大翼载对跨、超声速飞行有利，特别是对低空超低空大速度飞行和减缓大气紊流扰动有很大的好处。可以说变后掠翼综合满足了从低速、高亚声速、跨声速到超声速不同飞行阶段，从起飞降落、长航时巡逻、远航程续航、低空高速冲刺、中高空盘旋机动到超声速飞行的不同要求。
变后掠翼布局的关键是实现变后掠的结构与机构设计和变后掠带来的飞机操纵性问题。由于变后掠翼机翼载荷的传递是依靠转轴来实现的，因此，必须解决转轴的结构强度及其对机翼颤振特性的影响、驱动系统布置与可靠性等问题。转轴与操纵机构增加了结构重量，降低了空间利用率。随着机翼后掠角的变化和飞机从亚声速到超声速飞行引起的气动力中心的移动，纵向静稳定度剧烈变化，可造成小后掠角低速飞行状态的安定度不足，或者是大后掠角超声速飞行时纵向静安定度过大，这将对飞机的稳定性和操纵性产生严重的影响。
（5）边条翼布局
边条翼布局是在机翼的前方加一细长的边条。边条在大迎角时产生的旋涡，与主机翼的有利干扰大大提高了全机升力。边条涡的作用同时推迟了机翼气流分离的发生和发展。
边条的外形有多种变化，主要为直线前缘、拱形前缘与S形前缘。决定边条翼气动特性的主要参数是边条前缘后掠角、边条长细比与边条面积。为了加强边条涡的强度和延缓其破裂，增大涡升力，边条翼的前缘后掠角应大于70°～75°。由于边条涡是在大迎角下才起作用，因此边条翼布局飞机的主翼一般选用中等后掠角和中等展弦比的机翼，以保证飞机在中小迎角时有良好的飞行特性。
边条翼布局的主要问题是由于边条位于飞机重心之前，边条涡升力的贡献以及边条所引起机翼上洗气流使气动力中心大幅度前移。因此大边条气动布局的飞机通常是纵向静不稳，需要采用主动控制技术来加以解决。
（6）斜置机翼布局
斜置翼又称转掠翼，其机翼偏离正常飞行方向处于斜置位置。与后掠翼不同，其左右机翼成为一体，相对机身一边机翼向后掠转而另一边机翼则向前掠。与后掠机翼一样，大的斜置角可以获得跨、超声速飞行时的高升阻比，中等斜置角状态可以得到较好的巡航性能或机动性，而斜置角为零相当于平直机翼则有良好的低速起飞着陆性能。因此对斜置翼布局可按后掠翼设计原理进行设计。若在机身对称面处设置转轴使机翼绕其转动，则可像变后掠翼一样能全面实现不同飞行阶段、不同飞行状态下的最佳气动力特性。研究表明，此种全翼式斜置翼布局比后掠翼布局有更高的效率，特别跨声速范围，如M=1附近的最大升阻比比后掠翼高15%～20%。对未来的飞机，包括跨声速运输机，此种布局很有发展前景。
斜置翼的研究已有很长的历史，至今尚未实现应用，主要的技术困难有：纵、横向运动的耦合，增加了运动控制的复杂性；气动弹性作用增加了气动力的不对称性，以及飞机随迎角和飞行速度变化的非线性；俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩呈现高度的非线性。
对于斜置翼的这些特殊问题，现代技术的进步将为其实际应用创造条件，如应用自动控制技术解决纵横向操纵耦合，利用复合材料及气动力剪裁技术来控制气动弹性。这样也许只有力矩非线性才是限制其进入实际应用的最大障碍。
（7） 可变弯度机翼布局
机翼的弯度是产生升力的最基本要素。弯度的改变对机翼气动特性将产生重大的影响，利用变弯度技术可以适应不同飞行阶段、飞行状态与飞行任务要求。变弯度技术早已得到应用，其最典型的是前、后缘增升装置。
变弯度机翼的实施已由传统的活动面偏转发展为自适应蒙皮或智能蒙皮，将变弯度与主动控制综合成一体。通过对翼面上的压力分布和机翼应力量值的监测，经由中央控制系统针对不同的任务使命和环境状态完成最佳调节。这种在外形上主动适应不同飞行状态要求的新型布局随着控制技术、材料技术的发展，而有望能很快得到应用。
（8） 前掠翼布局
与后掠机翼的翼尖处于根弦之后的情况相反，前掠的翼尖向前伸位于根弦之前。与后掠翼相比，在相同条件下，前掠翼的优点为： 失速特性好；可保持好的副翼效率；机翼阻力较小；机翼弯矩小。
前掠翼至今仍未得到应用的原因是气动弹性发散问题。因为前掠翼的翼尖位于机翼根部之前，在气动载荷作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起气动载荷的进一步增加。这种恶性循环的发展将使机翼结构发生气动弹性发散而导致破坏。随着前掠角的增大，前掠机翼的气动弹性发散速度迅速下降。当机翼前掠角由0°增加到28°时，机翼的发散速度降低了90%。按常规用加强结构增加刚度的办法来解决气动弹性问题，在重量上付出的代价是难以接受的。
复合材料结构在飞机上的应用将为前掠翼的应用创造有利的条件。复合材料结构的面板铺层厚度和纤维方向可以任意变化，因此能够控制复合材料机翼的刚度和扭转变形。同时复合材料重量轻，只要以很小的重量代价，就可以解决前掠机翼的气动弹性发散问题。
（9） 飞翼布局
飞机作为运载工具，其最基本的组成单元为产生升力的翼面、容纳装载的机身和提供动力的发动机。随着航空运输业的迅猛发展，飞机的大型化与超大型化趋势越来越明显。特别对于运输类飞机，大型化是缓解空中和机场交通拥挤阻塞、降低使用成本提高经济性的可行途径。大型化也使得飞翼布成为可能，因为大尺寸机翼可以有足够的空间用于装载，而仍能使机翼保持适合于正常飞行使用的相对厚度。
常规布局的运输机机身阻力占全机零升阻力的40%左右，巡航状态占全机总阻力的1/4以上。飞翼布局将主要用作容纳装载的机身融于提供升力的机翼之中，使得暴露的浸润面积大为减少，全机零升阻力大幅度下降，巡航升阻比大大增加。除了取消机身带来的直接阻力收益外，飞翼飞机还具有以下气动力阻力上的好处：飞翼飞机机翼弦长约为同类常规布局飞机的两倍，因此在相同的飞行速度时，飞行雷诺数增大一倍，摩擦阻力系数相应减小；飞翼布局不用专门的水平尾翼，因而没有相应部分的摩擦阻力和诱导阻力；飞翼布局飞机由于没有以上部件，外形比较干净，因而干扰阻力也较小。
研究表明，飞翼布局飞机的升阻比比常规飞机高20%以上，最大升阻比可达28，巡航升阻比在24附近。由于飞翼布局飞机有很高的巡航效率，因此作为民用运输机有很好的使用经济性，与同座级常规布局飞机相比较直接使用成本可降低15%～20%。
在相同的容量时，飞翼布局的外廓尺寸比常规布局要小。考虑到飞翼布局机翼翼尖可采用折叠式，因而未来超大型旅客飞机能够在现有机场上起降使用。机场基础设施有可能成为限制常规布局超大旅客机发展的主要原因，同时也成为飞翼布局发展的一大优势。
飞翼布局几何尺寸小、部件可综合利用及巡航效率高，使得其使用空机重量、最大起飞重量均明显低于常规布局飞机。
飞翼布局飞机的燃油效率较常规飞机高20%以上，有害气体排放量可降低15%以上，对保护环境大为有利。
飞翼布局飞机为了在中央翼盒内布置各种装载(图1)，因此要有一定的空间高度。为了保持机翼相对厚度以适应要求的飞行速度，通常用较长的翼弦。加之需要较大的展弦比以满足巡航效率的需要，或者需要较大的展长以便于布置操纵面。这样，飞翼布局往往比常规布局飞机机翼面积要大得多，翼载要低得多。因此飞翼布局飞机有很好的起飞着陆性能，对增升装置的要求不高，大大简化了相关的机构和装置。
飞翼布局也有一些突出的问题。首先，作为大型运输飞机座舱增压是必不可少的，对于常规布局飞机圆柱形机身布置气密舱已是成熟技术，而飞翼布局需要并列安排几个舱位，客舱剖面不可能成为圆形，由此相关的气密设计及承力结构布置必须采用全新的设计方法。
并列多个座舱布置时旅客安全撤离通道必须满足FAR25部应急撤离规定的要求。同时舱内服务门的安排也必须符合有关规定，对于飞翼布局旅客飞机来说，都是比较困难的。
舒适性要求越来越为旅客所关注，飞翼布局大型客机座舱内不可能布置有任何窗户。为了满足乘客对外界景观的观赏，必须配置额外的设备系统。
飞翼布局没有专门的水平尾翼和升降舵，升降操纵和方向操纵使用在飞翼后缘的活动翼面。由于这些操纵面距飞机重心较近，因此如何提高操纵效率成为重要问题。特别是由于飞翼布局飞机的安定度裕量很小甚至是不安定状态，因此采用主动控制技术十分必要。
（10） 盒翼布局
盒翼布局是国外正在研究，尚未实际应用的又一种新型气动布局形式。此种布局有着正常形式的机身、垂直安定面和方向舵。其特点是机翼翼面分上、下两部分，上、下翼面在翼尖处相联接形成一个如同盒子的整体形状。下面的机翼位于前机身下部有向后的后掠角；上面的机翼根部位于机身后部上方为前掠翼。上、下翼面除后掠角方向相反外几何参数基本相同。盒翼布局的主要特点为：气动力效率高；机翼面积大；有效展弦比高；结构效率高；颤振特性好。
盒式布局的主要问题有：发动机布置只能吊挂在上翼面下，远离地面，维护、检查很不方便；起落架布置困难，需要付出较大的气动阻力代价和结构重量代价。
二、大型运输机技术发展前景
大型运输机的研制采用了当代的最新技术，是科学与技术发展的集中体现。大型运输机发展的趋势基本上呈现机体大型化、机身宽体化、构型多用化、起落短距化、设备集成数字化等特点。随着技术的进步，非常规构型的飞机不断进入研制的阶段，大型运输机的设计技术也进入一个新的发展时代。
大型运输机自产生以来，对于常规设计的运输机，飞机的结构尺寸不断发展，起飞重量与最大载重也不断提高。 随着飞机的大型化，飞机的机体也变成宽体式，机身货舱更宽、载重量更大，从只能装运一般的物资和人员变成可以运输大型军用设备，并可空投较多的伞兵部队，具备快速空投与装卸的能力。飞机动力装置的不断更新，为飞机提供了更大的推力，并且更经济、更可靠，为提高飞机的技术战术性能提供了有利条件。大型运输机的发展从单一化逐步走向多用化。与最初的运输机相比较，今天的大型运输机，更机动灵活、用途更广泛，并将是一种具有商业生存力与军事能力的民用航空预备队飞机。随着先进动力装置和新材料、新技术的使用，运输机的起降性能不断提高，对起飞着陆的跑道的要求也在降低，飞机的可用性不断提高。未来的大型运输机要求采用电传操纵，并要求采用具有自主着陆与机载任务处理能力的先进驾驶舱设计，这将使机载设备有更大的发展。20世纪末期，大型运输机的研制进入了非常规构型的阶段。这表明现有的飞机设计理念已受到冲击，新概念飞机不断出现。
未来用于环球运输的超大型多功能平台最有发展前景和应用价值。这种多功能平台作为旅客机时应该是载客量750～800人，载重航程大于8000km，飞行速度0.8马赫数以上。
作为多功能平台，此种超大型飞机必须有巨大的容积空间和运载能力，且应能在不大于80m×80m的场地上停放，不需要特别扩建机场及基础设施。这样超大型飞机的尺寸限制，就成为选择气动布局的重要因素。据此目标要求，国外对未来超大型运输类飞机的布局形式进行了深入研究。
三、研究中的大型运输机布局
长期以来，国外一直非常重视对大型运输机的开发研究，特别是在新概念布局的研究上不遗余力，力图以此获得技术上更大的主动权。当前各种新概念飞机的研究已进入一个崭新阶段。
1. 俄罗斯"闪电"三翼面布局飞机
1998年柏林航展上俄罗斯"闪电"科研生产联合体展出了一系列三翼面布局的运输机模型。根据该联合体参展人员介绍，这种布局很可能是下一代运输机发展的一个方向。"闪电"系列三翼面布局运输机的主要技术参数如下：起飞功率170520kW；起飞重量121.1t；最大载重量50t；机长42.7m；最大飞行速度930km/h；使用寿命60000h。
"闪电"联合体研究人员认为，与传统的机翼平尾相比，三翼面布局具有众多优点。
这种布局的前翼在大迎角时总是先于主翼发生气流分离，这就避免了因为主翼失速导致的飞机失控与进入尾旋，提高了飞行安全等级。
三翼面布局在同样迎角下比传统布局可以提供更大升力，保证了飞机在巡航飞行时的高升阻比或更小的气动阻力，降低了油耗。
在接近边界飞行状态的飞行中，如遇到强大的扰动气流、在山区或暴风雨天气遇到强气流，三翼面布局比传统布局具有更好的稳定性和更强的抗失速和尾旋能力。特别是风切变时，前翼、机翼和平尾都能产生滚转阻尼，飞机有高的动态稳定性，从而保证乘员的乘坐品质。
在起飞降落时，三翼面布局可使飞机在不失去平衡时得到最大升力，可以很容易在增升装置放下/收起时平衡其产生的附加力矩而不改变飞机状态，从而使飞机具有更大的起飞着陆安全性。
三翼面可以大大减小飞机结构载荷和尺寸。三翼面布局的全机气动载荷在几个翼面上分配更合理，减少了配平阻力，从而可以适当缩短机身长度和机翼面积，使全机气动中心移动的余度也大大增加了。
分析计算表明，在相同起飞重量下三翼面布局飞机的尺寸比传统布局可减少20%左右，三翼面布局飞机的优势是很明显的。
2. 洛克希德·马丁公司的未来运输机
洛克希德·马丁公司认为，未来的飞机将会是一种新的模块化运输机。这种运输机将能迅速改装以执行空中运输、空中加油和空投等不同任务。此外，这种模块化运输机还可以发展出各种派生型以适应多种任务，包括电子战、侦察与监视、无人驾驶飞行器母机和作为美国国防部"黑色计划"中正在研制的巡航导弹发射平台。
这种预期的运输/加油/作战多用途中型运输机被称为新的战略飞机，能飞行7400km以上，空投150名伞兵，运载54t装备。在保持基本空运能力的同时，具有优于KC-135R的空中加油能力。这种飞机能运送军方超大尺寸货物，并吸引商用货运公司和国际客户。
洛克希德·马丁公司在新机研制过程中共考虑了30多种方案，最终得到了三种基本方案：连翼式并带两个空中加油套管布局、常规布局的双发环球航程运输机和翼身融合布局。在这三种方案中，工程人员对连翼式和环球航程运输机给予了更多的关注。其理由是：
这两种飞机可以在每个翼尖安装一套加油管和加油舱，每架加油机可同时给两架飞机加油，使空军在保持相同加油能力的同时使加油机队减半；
实验表明连翼式布局是一种低雷达反射截面的布局，可以提高飞机的生存力。
洛克希德·马丁公司认为空运力量的第二个重要需求是一种能带68t有效载荷、不加油的可飞行22000km的环球航程运输机。这项任务需求是美国空军的科学顾问委员会在"新世纪展望"报告中提出来的。这种远程运输机的关键技术是先进的轻重量复合材料、自然层流空气动力学和高涵道比发动机。飞机的尺寸不超过现有的C-5"银河"飞机。
采用翼身融合布局的主要理由是通过将机身、机翼合成为一个结构部件而增大货舱内部空间，同时大幅度减少结构重量。但是对空气动力设计和飞行控制提出了很高的要求。
3. 空客公司的运输机方案
法国工业界提出，下一代民用运输机为了满足更低的噪声要求和进一步降低直接运营成本的需要，将出现一些创新的气动设计。空客公司正在研究的方案包括以下几种：
连翼飞机。这是一种类似于双翼飞机的设计方案，可用于大运力飞机，能减小飞机的翼展和重量，但飞机的阻力增加，而且结构较为复杂。
V型飞机。发动机位于机体上部、V型尾翼的前面，可以阻隔发动机噪声并且减少阻力。这种方案还可有效减少油耗。
端板垂尾。发动机位于机体上方的后部，近似H型尾翼，可保证在大迎角的条件下，垂尾仍处在未扰动的气流中。H型尾翼比常规式重，但其端板效应可以减小平尾尺寸。
翼上短舱。发动机安装在机翼上方，利用机翼的遮蔽以减少噪声向地面传播。美国的低噪声研究运输机QSRA就是采用类似的短舱布局。美国短距起落军用运输机的原型机YC-14将发动机短舱以贴合式固定在机翼前上部，主要利用发动机喷流产生高的环流升力，达到短距起落性能。但是，这种布置形式与机翼间的干扰很复杂，可能会导致分离和强激波。
三翼面布局。采用鸭翼、主翼和垂尾布局，可减小主翼和平尾的表面积、阻力和重量，极大地降低巡航时的油耗。
四、几种飞翼式超大型飞机布局
世界各飞机制造公司对飞翼技术一直十分关注。1993年，波音公司开始研究一种融合体飞机。原麦·道公司也曾和美国航空航天局合作从事这项研究。在欧洲，空中客车公司早在1992年就对飞翼或融合体飞机进行性能和参数探索，现在正和俄罗斯中央流体研究院合作研究。麦道公司和空中客车公司研究人员发现飞翼与常规布局飞机相比具有全面优势。
具有理想巡航性能的飞机要数飞翼。它的关键是飞翼本身具有足够的客舱高度，展向载荷分布好，能减缓气动升力产生的机翼弯曲力矩，结构重量轻。另外单纯的机翼比机身更容易实现流态层流化。展向载荷分布好的飞翼布局具有较大的机翼面积，意味着翼型升力系数可选的低一些，同时又使机翼后掠角小一些，这都有利于层流化。翼面积大能提高起降性能和简化增升装置。采用多层甲板更能有效利用机身容积，减少浸润面积。
1. 波音公司方案
波音BWB-1-1方案拟用先进涵道涡扇发动机，集中装在后部，其进气口可以吸入飞翼的附面层。与普通布局相比，需用推力可以减少27%，相应地可以减少燃油消耗量。
2. 俄罗斯方案
俄罗斯FW-900方案翼展长106m，需要折叠翼梢。俄提出的一系列方案都将发动机安排在后面，主要考虑的是纵向平衡问题。
3. 法宇航方案
法宇航公司FW飞翼按1000座级考虑，巡航速度马赫数0.85，最大航程12000km。飞机在机翼后部上撑式发动机舱中装四台445kN涡扇发动机，也需要折叠翼梢。
以上几种方案的翼展范围为85～106m，都超过了80m的限制。针对这个矛盾，美国斯坦福大学提出了C形翼布局概念。C形布局的特征是机翼有一对很高大的立式小翼，机翼顶端各有一个水平小翼，各翼面的后掠角都是35°。水平小翼的位置大致相当于T型尾翼。不过代价是立式小翼每一个都大致相当于波音-747立尾大小，只是使全机高度比波音747略低一点。C形布局展长小，又能维持可接受的诱导阻力水平，同时还有一定的稳定性。这种布局的尾迹影响特性还较好，问题是技术风险性大。
五、结论
气动布局是飞机设计的核心技术，一架飞机的性能很大程度上取决于气动布局的形式。新型气动布局的出现使得飞机不断更新换代。研究新概念布局，开发新技术是占领航空技术制高点、争取领先地位的必要条件。发展超大型、远航程、多功能平台是航空运输业未来发展的方向，是缓解交通运输拥挤阻塞，提高飞机营运效率，降低使用成本的有效途径。
通过对各种气动布局形式（包括常规布局、特种布局，当前普遍使用的和开始使用的，正在试验研究的和开发研究中各种新型布局）的分析比较，可以得出如下结论：
常规布局的大展弦比后掠翼飞机，其设计技术已趋完善，发展潜力比较有限，作为超大型多功能平台受到一定的限制，包括地面基础设施的限制，运输效率低等。
飞翼布局飞机，作为超大型运输工具，能在机翼翼盒内容纳所需的装载，该布局的最大优点是巡航效率高。对这种飞机布局的技术研究力度正在加大，飞翼布局作为超大型多功能运输平台是一种现实可行的方案。
盒翼布局是一种值得深入开展研究的崭新布局形式，其应用前景目前难有确切定论。至今也没有很多的资料可供借鉴与分析，但是其将前掠翼与后掠翼组合在一起取长补短形成一种新布局的特点，将使其成为未来大型运输机的一种潜在布局形式，应对其进行必要的技术研究。
大型运输机的研制采用了当代的最新技术，是科学与技术发展的集中体现。大型运输机发展的趋势基本上呈现机体大型化、机身宽体化、构型多用化、起落短距化、设备集成数字化等特点。随着技术的进步，非常规构型的飞机不断进入研制的阶段，大型运输机的设计技术也进入一个新的发展时代。
大型运输机自产生以来，对于常规设计的运输机，飞机的结构尺寸不断发展，起飞重量与最大载重也不断提高。 随着飞机的大型化，飞机的机体也变成宽体式，机身货舱更宽、载重量更大，从只能装运一般的物资和人员变成可以运输大型军用设备，并可空投较多的伞兵部队，具备快速空投与装卸的能力。飞机动力装置的不断更新，为飞机提供了更大的推力，并且更经济、更可靠，为提高飞机的技术战术性能提供了有利条件。大型运输机的发展从单一化逐步走向多用化。与最初的运输机相比较，今天的大型运输机，更机动灵活、用途更广泛，并将是一种具有商业生存力与军事能力的民用航空预备队飞机。随着先进动力装置和新材料、新技术的使用，运输机的起降性能不断提高，对起飞着陆的跑道的要求也在降低，飞机的可用性不断提高。未来的大型运输机要求采用电传操纵，并要求采用具有自主着陆与机载任务处理能力的先进驾驶舱设计，这将使机载设备有更大的发展。20世纪末期，大型运输机的研制进入了非常规构型的阶段。这表明现有的飞机设计理念已受到冲击，新概念飞机不断出现。
未来用于环球运输的超大型多功能平台最有发展前景和应用价值。这种多功能平台作为旅客机时应该是载客量750～800人，载重航程大于8000km，飞行速度0.8马赫数以上。
作为多功能平台，此种超大型飞机必须有巨大的容积空间和运载能力，且应能在不大于80m×80m的场地上停放，不需要特别扩建机场及基础设施。这样超大型飞机的尺寸限制，就成为选择气动布局的重要因素。据此目标要求，国外对未来超大型运输类飞机的布局形式进行了深入研究。
三、研究中的大型运输机布局
长期以来，国外一直非常重视对大型运输机的开发研究，特别是在新概念布局的研究上不遗余力，力图以此获得技术上更大的主动权。当前各种新概念飞机的研究已进入一个崭新阶段。
1. 俄罗斯"闪电"三翼面布局飞机
1998年柏林航展上俄罗斯"闪电"科研生产联合体展出了一系列三翼面布局的运输机模型。根据该联合体参展人员介绍，这种布局很可能是下一代运输机发展的一个方向。"闪电"系列三翼面布局运输机的主要技术参数如下：起飞功率170520kW；起飞重量121.1t；最大载重量50t；机长42.7m；最大飞行速度930km/h；使用寿命60000h。
"闪电"联合体研究人员认为，与传统的机翼平尾相比，三翼面布局具有众多优点。
这种布局的前翼在大迎角时总是先于主翼发生气流分离，这就避免了因为主翼失速导致的飞机失控与进入尾旋，提高了飞行安全等级。
三翼面布局在同样迎角下比传统布局可以提供更大升力，保证了飞机在巡航飞行时的高升阻比或更小的气动阻力，降低了油耗。
在接近边界飞行状态的飞行中，如遇到强大的扰动气流、在山区或暴风雨天气遇到强气流，三翼面布局比传统布局具有更好的稳定性和更强的抗失速和尾旋能力。特别是风切变时，前翼、机翼和平尾都能产生滚转阻尼，飞机有高的动态稳定性，从而保证乘员的乘坐品质。
在起飞降落时，三翼面布局可使飞机在不失去平衡时得到最大升力，可以很容易在增升装置放下/收起时平衡其产生的附加力矩而不改变飞机状态，从而使飞机具有更大的起飞着陆安全性。
三翼面可以大大减小飞机结构载荷和尺寸。三翼面布局的全机气动载荷在几个翼面上分配更合理，减少了配平阻力，从而可以适当缩短机身长度和机翼面积，使全机气动中心移动的余度也大大增加了。
分析计算表明，在相同起飞重量下三翼面布局飞机的尺寸比传统布局可减少20%左右，三翼面布局飞机的优势是很明显的。
2. 洛克希德·马丁公司的未来运输机
洛克希德·马丁公司认为，未来的飞机将会是一种新的模块化运输机。这种运输机将能迅速改装以执行空中运输、空中加油和空投等不同任务。此外，这种模块化运输机还可以发展出各种派生型以适应多种任务，包括电子战、侦察与监视、无人驾驶飞行器母机和作为美国国防部"黑色计划"中正在研制的巡航导弹发射平台。
这种预期的运输/加油/作战多用途中型运输机被称为新的战略飞机，能飞行7400km以上，空投150名伞兵，运载54t装备。在保持基本空运能力的同时，具有优于KC-135R的空中加油能力。这种飞机能运送军方超大尺寸货物，并吸引商用货运公司和国际客户。
洛克希德·马丁公司在新机研制过程中共考虑了30多种方案，最终得到了三种基本方案：连翼式并带两个空中加油套管布局、常规布局的双发环球航程运输机和翼身融合布局。在这三种方案中，工程人员对连翼式和环球航程运输机给予了更多的关注。其理由是：
这两种飞机可以在每个翼尖安装一套加油管和加油舱，每架加油机可同时给两架飞机加油，使空军在保持相同加油能力的同时使加油机队减半；
实验表明连翼式布局是一种低雷达反射截面的布局，可以提高飞机的生存力。
洛克希德·马丁公司认为空运力量的第二个重要需求是一种能带68t有效载荷、不加油的可飞行22000km的环球航程运输机。这项任务需求是美国空军的科学顾问委员会在"新世纪展望"报告中提出来的。这种远程运输机的关键技术是先进的轻重量复合材料、自然层流空气动力学和高涵道比发动机。飞机的尺寸不超过现有的C-5"银河"飞机。
采用翼身融合布局的主要理由是通过将机身、机翼合成为一个结构部件而增大货舱内部空间，同时大幅度减少结构重量。但是对空气动力设计和飞行控制提出了很高的要求。
3. 空客公司的运输机方案
法国工业界提出，下一代民用运输机为了满足更低的噪声要求和进一步降低直接运营成本的需要，将出现一些创新的气动设计。空客公司正在研究的方案包括以下几种：
连翼飞机。这是一种类似于双翼飞机的设计方案，可用于大运力飞机，能减小飞机的翼展和重量，但飞机的阻力增加，而且结构较为复杂。
V型飞机。发动机位于机体上部、V型尾翼的前面，可以阻隔发动机噪声并且减少阻力。这种方案还可有效减少油耗。
端板垂尾。发动机位于机体上方的后部，近似H型尾翼，可保证在大迎角的条件下，垂尾仍处在未扰动的气流中。H型尾翼比常规式重，但其端板效应可以减小平尾尺寸。
翼上短舱。发动机安装在机翼上方，利用机翼的遮蔽以减少噪声向地面传播。美国的低噪声研究运输机QSRA就是采用类似的短舱布局。美国短距起落军用运输机的原型机YC-14将发动机短舱以贴合式固定在机翼前上部，主要利用发动机喷流产生高的环流升力，达到短距起落性能。但是，这种布置形式与机翼间的干扰很复杂，可能会导致分离和强激波。
三翼面布局。采用鸭翼、主翼和垂尾布局，可减小主翼和平尾的表面积、阻力和重量，极大地降低巡航时的油耗。
四、几种飞翼式超大型飞机布局
世界各飞机制造公司对飞翼技术一直十分关注。1993年，波音公司开始研究一种融合体飞机。原麦·道公司也曾和美国航空航天局合作从事这项研究。在欧洲，空中客车公司早在1992年就对飞翼或融合体飞机进行性能和参数探索，现在正和俄罗斯中央流体研究院合作研究。麦道公司和空中客车公司研究人员发现飞翼与常规布局飞机相比具有全面优势。
具有理想巡航性能的飞机要数飞翼。它的关键是飞翼本身具有足够的客舱高度，展向载荷分布好，能减缓气动升力产生的机翼弯曲力矩，结构重量轻。另外单纯的机翼比机身更容易实现流态层流化。展向载荷分布好的飞翼布局具有较大的机翼面积，意味着翼型升力系数可选的低一些，同时又使机翼后掠角小一些，这都有利于层流化。翼面积大能提高起降性能和简化增升装置。采用多层甲板更能有效利用机身容积，减少浸润面积。
1. 波音公司方案
波音BWB-1-1方案拟用先进涵道涡扇发动机，集中装在后部，其进气口可以吸入飞翼的附面层。与普通布局相比，需用推力可以减少27%，相应地可以减少燃油消耗量。
2. 俄罗斯方案
俄罗斯FW-900方案翼展长106m，需要折叠翼梢。俄提出的一系列方案都将发动机安排在后面，主要考虑的是纵向平衡问题。
3. 法宇航方案
法宇航公司FW飞翼按1000座级考虑，巡航速度马赫数0.85，最大航程12000km。飞机在机翼后部上撑式发动机舱中装四台445kN涡扇发动机，也需要折叠翼梢。
以上几种方案的翼展范围为85～106m，都超过了80m的限制。针对这个矛盾，美国斯坦福大学提出了C形翼布局概念。C形布局的特征是机翼有一对很高大的立式小翼，机翼顶端各有一个水平小翼，各翼面的后掠角都是35°。水平小翼的位置大致相当于T型尾翼。不过代价是立式小翼每一个都大致相当于波音-747立尾大小，只是使全机高度比波音747略低一点。C形布局展长小，又能维持可接受的诱导阻力水平，同时还有一定的稳定性。这种布局的尾迹影响特性还较好，问题是技术风险性大。
五、结论
气动布局是飞机设计的核心技术，一架飞机的性能很大程度上取决于气动布局的形式。新型气动布局的出现使得飞机不断更新换代。研究新概念布局，开发新技术是占领航空技术制高点、争取领先地位的必要条件。发展超大型、远航程、多功能平台是航空运输业未来发展的方向，是缓解交通运输拥挤阻塞，提高飞机营运效率，降低使用成本的有效途径。
通过对各种气动布局形式（包括常规布局、特种布局，当前普遍使用的和开始使用的，正在试验研究的和开发研究中各种新型布局）的分析比较，可以得出如下结论：
常规布局的大展弦比后掠翼飞机，其设计技术已趋完善，发展潜力比较有限，作为超大型多功能平台受到一定的限制，包括地面基础设施的限制，运输效率低等。
飞翼布局飞机，作为超大型运输工具，能在机翼翼盒内容纳所需的装载，该布局的最大优点是巡航效率高。对这种飞机布局的技术研究力度正在加大，飞翼布局作为超大型多功能运输平台是一种现实可行的方案。
盒翼布局是一种值得深入开展研究的崭新布局形式，其应用前景目前难有确切定论。至今也没有很多的资料可供借鉴与分析，但是其将前掠翼与后掠翼组合在一起取长补短形成一种新布局的特点，将使其成为未来大型运输机的一种潜在布局形式，应对其进行必要的技术研究。