[發明專利]一種適用于多翼面飛機布局的氣動力和力矩控制方法

在審

• 申請號: 201710361695.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107187579A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 馮立好;崔國鵬;王晉軍;潘翀;高琪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C3/00
• 分類號: B64C3/00;B64C9/16;B64C39/08;B64C39/12
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明涉及一種適用于多翼面飛機布局的氣動力和力矩控制方法，具體是通過在多翼面飛機特定部位施加擾流片(本發明稱之為格尼襟翼)，改變飛機的氣動力及氣動力矩，達到提高飛機氣動性能并改善其操縱性能的效果，屬于流動被動控制技術領域。

背景技術

眾所周知，飛機的增升裝置一直是飛機設計者非常重視的問題，因為增升裝置的氣動性能直接關系到飛機的起飛和降落性能。飛機主要的增升裝置是襟翼，但是襟翼的結構比較復雜，流動特性也極為復雜，想要通過研究設計一種高性能的襟翼來增加飛機的升力，將會非常困難。如果能夠通過在飛機機翼上安裝一種結構簡單的裝置，改變飛機機翼上氣流的流動特性，從而改善飛機的氣動性能，將會為飛機的設計工作帶來極大的便利。

近年來隨著流動控制技術的發展，研究者對流動控制在飛機增升減阻方面的應用進行了大量相關的研究。像零質量射流和等離子體等主動流動控制技術能有效地提升氣動性能，但是主動控制技術比較復雜，現在只是在實驗室研究方面取得較好的結果，目前還很難應用到飛機的增升減阻。因此，有必要發明一種裝置簡單的被動流動控制技術，來實現對飛機的氣動力和力矩控制，從而達到對飛機增升減阻的效果。

發明內容

本發明基于被動流動控制技術，提出一種適用于多翼面飛機布局的氣動力和力矩控制方法。通過在多翼面飛機特定部位施加擾流片(本發明稱之為格尼襟翼)，可以降低機翼壓力面速度并且提高吸力面速度，從而提高壓力面壓力和吸力面吸力及兩個翼面的壓力差，進而可以提高機翼，包括襟翼、副翼和鴨翼的升力，因此可以提高飛機的氣動性能。

鴨翼安裝格尼襟翼會使得飛機抬頭力矩增加，襟翼和副翼上單獨或者組合安裝格尼襟翼會使得飛機低頭力矩增加，通過調節格尼襟翼參數，上述兩個力矩可以接近抵消，亦即可以在提高飛機升力的同時維持力矩不變，達到提高飛機氣動性能并改善其操縱性能的目的。這種控制方法結構簡單，容易安裝，但增升效果明顯。

本發明提出的一種適用于多翼面飛機布局的氣動力和力矩控制方法，是通過在飛機襟翼、副翼、鴨翼的壓力面靠近后緣的位置安裝格尼襟翼來實現的。格尼襟翼的材料可以采用鋁或鋼等剛性材料，形狀可以是矩形、鋸齒型、三角形或矩形中間開孔等。

格尼襟翼的安裝方式有：襟翼、副翼或鴨翼上單獨安裝；襟翼和副翼上組合安裝；襟翼與鴨翼上組合安裝；副翼與鴨翼上組合安裝；襟翼、副翼和鴨翼上組合安裝。當格尼襟翼在襟翼、副翼或鴨翼上單獨安裝時，飛機的升力都會增加，但是當格尼襟翼在襟翼和副翼上單獨或者組合安裝時會使飛機的低頭力矩增加，當格尼襟翼在鴨翼上單獨安裝時，會使飛機的抬頭力矩增加。因此當只考慮升力增加時，襟翼、副翼和鴨翼均可以安裝格尼襟翼；當考慮消除升力增加帶來的力矩增量時，鴨翼必須安裝格尼襟翼，襟翼和副翼選擇其一安裝或者全部安裝格尼襟翼。

本發明的適用于多翼面飛機布局的氣動力和力矩控制方法，其優點和積極效果在于：

1、本發明的控制方法，是通過在飛機襟翼、副翼、鴨翼的壓力面靠近后緣的位置選擇性的安裝格尼襟翼來實現的，可以在不改變機翼形狀的情況下，增加機翼的彎度，從而增加翼型、機翼、飛機等的升力。

2、本發明中的格尼襟翼，質量輕、裝置簡單、易于安裝，增升效果明顯。

3、本發明的控制方法，采用的是在襟翼與鴨翼、副翼與鴨翼或者襟、副翼與鴨翼上組合安裝格尼襟翼的方法。這樣在產生增升效果的同時又不增加飛機的低頭力矩，這對飛機的起飛、降落性能十分有利。

附圖說明

圖1是一種多翼面飛機模型平面示意圖；

圖2A是矩形格尼襟翼示意圖；

圖2B是三角形格尼襟翼示意圖；

圖2C是鋸齒形格尼襟翼示意圖；

圖2D是中間開孔格尼襟翼示意圖；

圖3A矩形格尼襟翼的安裝示意圖；

圖3B三角形格尼襟翼的安裝示意圖；

圖4A是安裝有格尼襟翼的機翼示意圖；

圖4B是安裝有格尼襟翼的機翼的尾部局部放大圖；

圖5A是鴨翼與操縱面組合加裝格尼襟翼ΔC_L圖，其中實心圓是鴨翼與襟翼組合安裝格尼襟翼，空心圓是鴨翼與副翼組合安裝格尼襟翼。

圖5B是鴨翼與操縱面組合加裝格尼襟翼ΔC_m圖，其中實心圓是鴨翼與襟翼組合安裝格尼襟翼，空心圓是鴨翼與副翼組合安裝格尼襟翼。

圖中具體標號如下：