[發明專利]一種前緣縫翼的干涉尾緣結構及其干涉量的設計方法

在審

• 申請號: 202110230674.0
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112949127A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 張家樂;周穎;林啟洲;薛小鋒;王春梅;馮蘊雯
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;B64C3/28;B64F5/00;G06F119/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

本發明一種前緣縫翼的干涉尾緣結構及其干涉量的設計方法，屬于飛機領域；干涉尾緣結構，包括蒙皮、肋板和梁，肋板分為加強肋、普通肋和端肋，兩個加強肋分別布置在縫翼展向20％和80％的位置；同時所述縫翼的尾緣處與機翼前緣的相對位置干涉。干涉量通過預設回復力F_0，對縫翼分別施加巡航工況的氣動載荷和回復力進行有限元仿真計算，得到縫翼尾緣各個位置的變形量；本發明通過對尾緣引入干涉量，有效減小巡航狀態縫翼尾緣的翹曲變形。與現有技術相比，干涉尾緣結構可在一定程度上消除飛機巡航時縫翼尾緣變形帶來的增升裝置氣動效率降低的影響，提高氣動性能。

技術領域

本發明屬于飛機領域，具體涉及一種前緣縫翼的干涉尾緣結構及其干涉量的設計方法。

背景技術

縫翼是安裝在基本機翼前緣的一段或幾段狹長小翼，是一種改善氣流狀況、提高升力的增生裝置。當縫翼打開時，它與基本機翼前緣表面會形成一道縫隙，下翼面壓強較高的氣流通過該縫隙得到加速而流向上翼面，增大了上翼面的氣流速度，降低了上下翼面壓強差，增大了飛機的臨界失速迎角，避免了大迎角下失速，使升力系數得到提高。

飛機處于巡航狀態時縫翼處于收起狀態，翼面氣動載荷使它產生打開的趨勢，縫翼尾緣由于遠離連接滑軌的約束，在氣動載荷下會發生翹曲變形降低機翼的氣動效率。

比如在CN111159819A中，通過有限元仿真對多滑軌位置進行了優化建模，來提高縫翼結構的穩健性，但這并不能從根本上解決縫翼在飛機飛行時由氣動載荷帶來的不利影響。

比如在CN105760635A中，給出了一種基于鴿翼的仿生縫翼的設計方法，可有效提高縫翼的氣動性，但對于翼型的修改無疑會對重量等因素產生不利影響。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種前緣縫翼的干涉尾緣結構及其干涉量的設計方法，針對加強肋板的位置限定和對縫翼尾緣的干涉量計算，從而對現有縫翼結構進行優化，可大大消除飛機巡航時尾緣翹曲變形帶來的氣動效率降低的影響，有效避免重量等成本的增加，在工程上也是一種可行的方法。

本發明的技術方案是：一種前緣縫翼的干涉尾緣結構，包括蒙皮、肋板和梁，所述蒙皮包覆于肋板和梁的外圍；其中肋板分為加強肋、普通肋和端肋，所述端肋設置于縫翼展向的兩端，普通肋和加強肋交錯布置；其特征在于：所述縫翼包括兩個加強肋，位置分別布置在縫翼展向20％和80％的位置；同時所述縫翼的尾緣處與機翼前緣的相對位置干涉。

本發明的進一步技術方案是：所述縫翼包括三個加強肋，位置分別布置在縫翼展向25％、50％、75％的位置。

一種前緣縫翼的干涉尾緣結構的干涉量設計方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一：預設回復力F₀，所述回復力是指干涉尾緣與機翼前緣干涉后，尾緣產生的恢復自身原有形狀的力；

步驟二：對縫翼分別施加巡航工況的氣動載荷和回復力進行有限元仿真計算，得到縫翼尾緣各個位置的變形量；

步驟三：對步驟二計算得到的尾緣的變形量進行判斷，如果變形量小于等于0，則該回復力的大小可以滿足設計要求；如果變形量大于0，則需要增加回復力的預設值，重復步驟二，再次對縫翼分析計算，直至變形量小于等于0；

步驟四：根據步驟三確定的回復力，對縫翼僅施加該回復力進行有限元仿真分析，縫翼尾緣此時的變形量即為最終干涉量，所述干涉量是指縫翼尾緣與機翼前緣干涉后的法向距離。

本發明的進一步技術方案是：根據巡航工況氣動載荷的大小，確定出步驟一預設的回復力的范圍為2143-4643N/m。