[發明專利]具有最優負載的機翼末梢

有效

• 申請號: 201410594345.4
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN104386244B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: L·B·格拉澤
• 申請（專利權）人: 航空伙伴股份有限公司
• 主分類號: B64C23/06
• 分類號: B64C23/06;B64C11/18;B64C27/46
• 代理公司: 北京市聯德律師事務所11361
• 代理人: 劉永全,張繼成

本申請是2011年2月21日遞交的申請號為200980132637.3、發明名稱為“彎曲的機翼末梢”的發明專利申請的分案申請。

優先權：本申請要求2008年6月20日遞交的題為“彎曲的機翼末梢(Curved Wing Tip)”的美國臨時專利申請No.61/074,395的優先權，所述申請通過引用被整體并入本申請。

技術領域

本發明涉及一種被設計用于附接到飛行器的小翼的機翼末梢，所述小翼耦合到所述飛行器的機翼。

背景技術

由于穿過大氣，所有飛行器的機翼經受阻力。所經受的阻力可以分解為三個組成部分：誘導阻力、寄生阻力以及壓縮性阻力。誘導阻力取決于升力面帶來的升力。寄生阻力由移動面與流體之間的接觸產生，并且包括這樣的因素，如物體形狀、表面摩擦以及干擾因子。壓縮性阻力是與較高的馬赫數關聯的阻力，所述壓縮性阻力可以包括粘性和漩渦阻力、激波阻力以及任何歸因于沖擊誘導分離的阻力，所有所述阻力可以隨馬赫數而變化。在這些阻力中，誘導阻力已經在傳統上表現出最大的使用小翼(winglet)或其他機翼末梢裝置進行改進的潛力。

一般地，飛行器的機翼可以后掠以減少阻力對于高速飛機的影響。一般地，設計后掠機翼(swept wing)使飛行器的主體與機翼之間的角度是傾斜的，并且具體地，是掠向所述飛行器尾部的。機翼的前緣和后緣的后掠未必一定具有相同的角度。還可以加入機翼末梢裝置以進一步減少機翼上的阻力。一個選擇是提供傾斜的機翼末梢。常規地，傾斜的機翼末梢具有比所述機翼的其余部分更高的后掠程度。小翼同樣是可選擇的解決方案，所述解決方案相比于增加翼展具有更小的結構影響，一般地用于提高機翼的有效展弦比。小翼一般地靠近機翼末梢的垂直延伸部。機翼末梢裝置可以提高在機翼末梢處產生的升力，并且減少由翼尖漩渦導致的誘導阻力，改進升阻比。

多種機翼末梢裝置以及幾何結構已被描述，例如，美國專利公開No.2007/0252031(題為“機翼末梢裝置”，2007年11月1日公開)、美國專利公開No.2007/0114327(題為“機翼負載緩和設備及方法”，2007年5月24日公開)、美國專利No.6,722,615(題為“機翼的機翼末梢延伸部”，2004年4月20日授權)、美國專利No.6,827,314(題為“具有機翼翹曲主動控制的飛行器”，2004年12月7日授權)、美國專利No.6,886,778(題為“有效的機翼末梢裝置及將這樣的裝置結合到現有的機翼設計中的方法”，2005年5月3日授權)、美國專利No.6,484,968(題為“具有橢圓小翼的飛行器”，2002年11月26日授權)、美國專利No.5,348,253(題為“融合式小翼”，1994年9月20日授權)，這些文獻中的每個都通過引用被整體并入本申請，就像在本發明中全文闡述一樣。

發明內容

在本發明中描述的實施方案可以應用于包括具有彎曲的前緣和彎曲的后緣的末梢裝置的機翼，以最小化針對給定機翼形式的誘導阻力。彎曲的前緣被設計來實現這樣的最優結果，例如，維持附著流，最小化流分離，以及最小化過早漩渦卷曲，而彎曲的后緣被設計來實現這樣的最優結果，例如，在翼面(planform)上保持翼弦分布(chord distribution)與橢圓負載(elliptic loading)一致。前緣和后緣末梢部分的彎曲可以一般地被描述為拋物線的，并且優選為超橢圓的。有限末梢段可以具有近似于所述后緣掠角的掠角。有限部分可以用于協助穩定末梢漩渦并維持在機翼最末梢附近的漩渦位置。

氣動負載對于實現最優機翼性能可能是重要的；然而，飛行中獲得的在機翼末梢處的實際負載的影響常常被忽略。未能實現最優橢圓負載，尤其在靠近機翼的末梢處，可能導致過早末梢漩渦的形成及相應的誘導阻力的提高。這種特性還可以應用于平面翼，其中所述機翼末梢內側的過早末梢漩渦卷曲時常作為凝結尾跡(condensation trail)在飛行中是可視的。

本發明提供一種連接到機翼的彎曲的機翼末梢，所述機翼具有機翼前緣和機翼后緣，所述彎曲的機翼末梢包括：前緣，所述前緣彎曲以維持附著氣流并且界定從所述機翼前緣到前端點的第一拋物線；后緣，所述后緣彎曲以維持在所述機翼末梢上的橢圓負載并且界定從所述后緣到后端點的第二拋物線；以及端段，所述端段連接所述前端點和所述后端點，所述端段以端段角后掠以維持在所述后端點附近的后漩渦位置。