[發(fā)明專利]一種能夠提高飛機抗鳥撞性能的尾翼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110291295.9
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102390520A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 李玉龍;劉軍;索濤;湯忠斌
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B64C3/20
• 分類號: B64C3/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發(fā)明涉及飛機結構設計領域，具體是一種能提高飛機抗鳥撞性能的尾翼。?

背景技術

鳥撞事故是指空中飛行的飛機等飛行器與飛行的鳥類相撞所發(fā)生的事故。隨著民用航空行業(yè)的飛速發(fā)展，民機鳥撞事故成為民用航空最嚴重的安全威脅之一。據(jù)美聯(lián)航有關報告顯示，1990年到2008年間，美國民航共報告89727起動物與民航飛機相撞事故，其中97.4％是由飛鳥造成的。有關數(shù)據(jù)顯示，飛機的迎風面，包括飛機風擋、雷達罩、發(fā)動機、機翼前緣及尾翼前緣是最易受到鳥撞的部位。前緣結構內(nèi)部常設有油路系統(tǒng)或控制線路，這些內(nèi)部設施一旦受到鳥撞破壞，災難性事故就難以避免。因此上，解決好飛機尾翼前緣抗鳥撞性能的問題關系重大。中國民航總局制定的《運輸類飛機適航標準》中第25條631款中明確規(guī)定，飛機尾翼結構的設計必須保證在飛機在與3.6公斤(8磅)重的鳥相撞之后，仍能繼續(xù)安全飛行和著陸，相撞時飛機的速度等于飛機在選定海平面的巡航速度。研究表明，在高速撞擊下，鳥體表現(xiàn)出明顯的流體力學行為。?

目前針對尾翼前緣的抗鳥撞設計多采用高強度的復合材料和單純的夾芯結構。其設計思路多為犧牲結構的功能外形，以其盡可能大的變形吸收鳥體撞擊能量。另外如Alessandro?Airoldi等人在相關文獻中提到的一種垂尾前緣結構，其外表面采用鋁合金材料，內(nèi)部則采用帶蜂窩夾芯的碳纖維復合材料。試驗中用4磅的鳥體以270節(jié)的速度撞擊結構，結構損壞明顯。M.A.McCARTHY等人則提出一種前緣蒙皮為FML復合材料的機翼前緣結構。試驗中結構承受了4磅鳥體以200m/s的速度進行的撞擊，前緣未被擊穿但產(chǎn)生巨大變形。最近Michele?Guida等人又提出了一種夾芯前緣結構，夾芯結構兩層面板分別采用FML復合材料與金屬材料，芯層為蜂窩。試驗過程中用8磅的鳥體以250節(jié)的速度對結構進行撞擊，結果前緣并未被擊穿，但整個結構產(chǎn)生了極大變形?？梢钥闯?，現(xiàn)有結構設計其制作費用極為昂貴，整個結構或被擊穿，或產(chǎn)生極大變形，其抗鳥撞效果并不理想。?

為克服飛機結構抗鳥撞現(xiàn)有技術中存在的大變形損傷及高費用的缺陷，西北工業(yè)大學在申請?zhí)枮?01010554079.4的發(fā)明專利申請中提出了一種能夠增強飛機抗鳥撞?性能的平尾前緣。該平尾前緣包括前緣蒙皮1、蜂窩芯層2、位于平尾前緣的加強件3和機翼襯層4。其中，蜂窩芯層2、前緣加強件3和機翼襯層4均沿展向布置在機翼前緣內(nèi)各跨之間；其中，前緣加強件3呈三棱柱體，并且該前緣加強件的一個角位于機翼前緣的前端處；呈平行四邊形的上蜂窩芯層和下蜂窩芯層分別固定在前緣蒙皮的上下內(nèi)表面，并且上蜂窩芯層和下蜂窩芯層的一個斜邊均與前緣加強件的一個側(cè)表面配合；機翼襯層固定在兩塊蜂窩芯層、前緣加強件的表面。上述平尾前緣結構在遭受鳥體撞擊后，雖然鳥體經(jīng)分割后對機翼襯層起到了保護作用，但是該結構存在的問題是：下蜂窩芯層為軟材料，在鳥體強大的沖擊力作用下產(chǎn)生很大壓潰變形，使得前緣蒙皮的支撐剛度變小，導致前緣蒙皮發(fā)生失效，可見，蒙皮失效的主要原因是其支撐剛度減小，前緣蒙皮失效會嚴重影響飛行過程中平尾的氣動性能，所以，綜合考慮抗鳥撞性能和氣動性能設計，該能夠增強飛機抗鳥撞性能的平尾前緣的適用性并不強。?

發(fā)明內(nèi)容

為克服飛機尾翼結構設計中難以兼顧抗鳥撞性能和氣動外形的缺陷，本發(fā)明提出了一種用于提高飛機抗鳥撞性能的尾翼。?

本發(fā)明包括尾翼前緣蒙皮、小前梁、翼肋、大前梁、前緣艙蒙皮和前緣加強件。前緣加強件位于尾翼前緣內(nèi)，其展向分布于翼展0～100％之間，其弦向分布于尾翼0～30％之間；前緣加強件沿飛機尾翼展向分段固定在尾翼前緣內(nèi)由翼肋構成的各跨之間。?

所述的前緣加強件的外形呈等腰三角形。前緣加強件頂角的角度與尾翼前緣蒙皮頂角的角度相同，并且該頂角為圓弧過渡，圓弧的半徑為5mm；前緣加強件通過前緣加強件固定面與小前梁固定連接。?

所述前緣加強件的兩個側(cè)邊均有折邊，該折邊位于所述前緣加強件的同一表面，并均向前緣加強件的內(nèi)側(cè)彎折，構成了前緣加強件固定面。?

本發(fā)明在飛機尾翼中加裝了前緣加強件，從而達到增強飛機抗鳥撞性能的目的，前緣加強件外形呈“V”形。結構通過自身的三角支撐對鳥體進行切割，尾翼受到鳥體撞擊后，前緣蒙皮與三角支撐結構貼在一起，分割鳥體的能量，不但保護尾翼前梁不被擊穿，從而進一步保護尾翼前緣內(nèi)部結構不受破壞，而且很好的保持了尾翼的氣動外形。?