[發明專利]一種有引流槽的前緣縫翼及引流槽的設計方法

無效

• 申請號: 201510083434.7
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104608919A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 褚胡冰;張彬乾;陳真利;袁昌盛;張明輝;李棟;張永杰;張怡哲
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C23/00
• 分類號: B64C23/00;B64C3/28
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及飛行器設計領域，具體是一種有引流槽的前緣縫翼及引流槽的設計方法。

背景技術

采用前緣縫翼、主翼段和后緣襟翼的組合模式是現代飛機獲取高升力以完成起飛/著陸過程的主要方法。其中，前緣縫翼的主要作用是：延遲機翼上的氣流分離，使飛機在更大的來流攻角下才會發生失速，從而提高飛機的失速攻角(失速攻角指最大升力所對應的來流攻角)、增加飛機最大升力，提升飛機裝載能力，拓展飛行邊界。

由于前緣縫翼的主要作用在于推遲飛機失速，因此，前緣縫翼自身的流動特性對飛機失速特性具有重要影響。起飛/著陸階段，飛機在以接近最大升力對應的來流攻角即失速攻角飛行時，前緣縫翼的壓力系數峰值很高，壓力系數峰值附近的逆壓梯度很強，容易造成繞前緣縫翼的氣流突然發生分離，形成大范圍的低能量尾跡流動，并湮沒位于下游的主翼段和后緣襟翼，導致飛機升力迅速減小，引發飛機突然失速，危及飛行安全。

由于前緣縫翼對飛機失速特性具有重要影響。因此，抑制或者延遲繞前緣縫翼的氣流分離是改善飛機起飛/著陸階段失速特性的關鍵。

抑制氣流分離的方法有很多種。例如，專利US8256720和專利CN200880020369.1通過在飛機機翼和發動機短艙上安裝渦流發生器來控制氣流分離；文獻“Autonomous?Sensing?and?Control?of?Wing?Stall?Using?a?Smart?Plasma?Slat”通過在翼型前緣布置等離子體激勵條來控制翼型前緣的氣流分離，文獻“Advanced?Aerodynamic?Flow?Control?Using?MEMS”通過在機體表面布置微型壓電作動器MEMS來控制機翼上的氣流分離，文獻“Active?Flow?Control?for?Practical?High-Lift?Systems”采用在前緣縫翼上表面布置吹氣孔進行吹氣的方法來控制前緣縫翼的氣流分離，都取得了一定的效果。但是，上述流動控制技術仍存在很大的局限性。例如，由于前緣縫翼尺寸小，很難采用在前緣縫翼上表面粘貼渦流發生器的方法來進行流動控制,且渦流發生器暴露于機體表面，會對飛機巡航飛行性能產生不利影響；由于繞前緣縫翼的氣流流速很高，如采用等離子體激勵或者微型壓電作動器MEMS等主動流動控制方法，需要提高激勵器的功率，將付出相當大的能量代價，且需要布置復雜的激勵陣列；而如果在前緣縫翼上表面進行主動吹氣控制，除需要鋪設額外管路造成結構重量增加外，如何保證吹氣控制所需的氣源供應也是一大難題。

發明內容

為克服現有技術中存在的不能很好地滿足飛機前緣縫翼的流動控制需要的不足，本發明提出了一種有引流槽的前緣縫翼及引流槽的設計方法。

本發明所述有引流槽的前緣縫翼包括內段引流槽、外段引流槽和蓋板作動機構；所述內段引流槽和外段引流槽分別對稱的分布在該前緣縫翼展向長度1/2處的兩側，其中：內段引流槽的一端距該前緣縫翼內端面的距離為該前緣縫翼展向長度的5％，內段引流槽的另一端距該前緣縫翼展向長度1/2處的距離為該前緣縫翼展向長度的2.5％；外段引流槽的一端距該前緣縫翼外端面的距離為該前緣縫翼展向長度的5％，外段引流槽的另一端距該前緣縫翼展向長度1/2處的距離為該前緣縫翼展向長度的2.5％。所述的前緣縫翼內端面是該前緣縫翼沿展向靠近翼根一端的端面，前緣縫翼為端面是該前緣縫翼沿展向靠近翼尖一端的端面。

所述內段引流槽的入口和外段引流槽的入口均位于前緣縫翼下表面的凹腔面上，并處于前緣縫翼滑軌與主翼段2的連接處之前。

所述內段引流槽的出口和外段引流槽的出口均位于前緣縫翼的上表面，并使所述各引流槽的出口與前緣縫翼的上表面相切；在所述各引流槽的出口處均有引流槽出口蓋板。

所述位于各引流槽的出口的蓋板是切割引流槽出口處的前緣縫翼上表面蒙皮作為該蓋板；所述蓋板的下表面安裝有作動機構，當引流槽工作時，作動機構將帶動蓋板繞鉸鏈偏轉β°角，打開引流槽出口；當引流槽不工作時，作動機構帶動將蓋板復位，封閉引流槽出口。

本發明提出的設計所述前緣縫翼引流槽的具體過程是：

步驟1，確定引流槽各入口的寬度和空間位置。

設定前緣縫翼沿展向靠近翼根一側的端面為內端面，前緣縫翼沿展向靠近翼尖一側的端面為外端面。

步驟1.1：確定引流槽各入口的寬度。

Ⅰ分別提取前緣縫翼的前緣點和后緣點：