[發明專利]基于主動流動控制技術提高水陸兩棲飛機抗浪性能的方法

在審

• 申請號: 202110272004.5
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113071667A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 肖天航;朱震浩;支豪林
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C35/00
• 分類號: B64C35/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明提供了一種基于主動流動控制技術提高水陸兩棲飛機抗浪性能的方法，其飛機的基礎機械增升裝置采用前緣縫翼、主機翼以及后緣襟翼的形式，在后緣襟翼鉸鏈處布置吹氣孔，通過管道系統引導發動機的高壓氣流吹到襟翼表面，形成內吹式襟翼；類似的，在尾翼舵面的鉸鏈處布置吹氣孔，尾翼內部布置的小型發動機產生高壓氣流，再通過管道引導其吹向舵面。本發明通過主動流動控制技術，更高效的實現增升以及尾翼和舵面效益，最大化地提高兩棲飛機起降階段的升力系數，通過減小起降速度、起降滑跑距離以及保證穩定的操縱性的方式提高兩棲飛機抗浪性。

技術領域

本發明涉及固定翼飛機短距起降技術領域，具體是一種基于主動流動控制技術提高水陸兩棲飛機抗浪性能的方法。

背景技術

水陸兩棲飛機是一種能適應在水上著陸、起飛和操作的裝備有浮子或船體的飛機。兩棲飛機由于在海上救援、森林滅火、運輸等民用方面，以及其在軍事上可以承擔海上偵察、反潛、轟炸等獨特的戰略地位，受到國內外航空界的廣泛關注，其中，典型的中大型兩棲飛機有俄羅斯的Be-200和日本的US-2等，以及我國近期成功完成試飛的AG-600。

但是在高海況下兩棲飛機適應性較差，船體在風浪中易出現劇烈的橫搖、縱搖現象，對機體沖擊載荷以及水上起降影響較大。于是，如何提高兩棲飛機的抗浪性亟待解決。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種基于主動流動控制技術提高水陸兩棲飛機抗浪性能的方法，設計更高效的增升裝置以及尾翼和舵面效益，最大化地提高兩棲飛機起降階段的升力系數，通過減小起降速度、起降滑跑距離以及保證穩定的操縱性的方式提高兩棲飛機抗浪性。

本發明提供了一種基于主動流動控制技術提高水陸兩棲飛機抗浪性能的方法，飛機的基礎機械增升裝置采用前緣縫翼、主機翼以及后緣襟翼的形式，在基礎機械增升裝置和尾翼舵面分別使用主動流動控制技術引導氣流吹向其表面，通過控制吹氣動量系數來調整從吹氣孔吹出的高壓氣流速度，以提高飛機抗浪性能。

在機械增升裝置基礎上，將主動流動控制技術應用于增升裝置，通過內吹式襟翼來提高增升裝置的收益，進一步提高增升裝置帶來的升力增量，于是兩棲飛機起降階段能夠獲得更大的升力系數，于是起降速度以及水面滑跑距離能夠有效降低，從而提高兩棲飛機的抗浪性。同時，較小的起降速度，以及因此引起的較小的動壓而導致尾翼及舵面效益的減小，可能會帶來兩棲飛機低速起降時的操控效率不足的問題。而在高海況條件下，風浪極其惡劣，氣流擾動強烈，低速起降，常規尾翼較難提供足以抵御風暴產生的擾動力矩。于是，本發明對尾翼舵面也采用了主動流動控制技術，以提高低速起降狀態下尾翼以及舵面的效益，從而提高操縱穩定性，增強兩棲飛機適應高海況的能力。

進一步改進，所述的基礎機械增升裝置中的主動流動控制技術為在后緣襟翼鉸鏈處沿展向布置若干吹氣孔，通過管道系統引導發動機的高壓氣流吹到襟翼表面，形成內吹式襟翼，通過增加襟翼或舵面表面氣流的動量，消除表面的流動分離，增加升力系數和舵面效益。所述的吹氣孔布置在距襟翼前緣5％～10％弦長的位置，以最大化高速噴流與噴縫射流相互作用，增大邊界層能量，更好的推延后緣氣流分離。

所述的基礎增升裝置的前緣縫翼相對弦長為0.1～0.18，最大偏轉角為30°～40°；所述后緣襟翼相對弦長為0.3～0.4，最大偏轉角為40°～60°。

進一步改進，所述的尾翼舵面中的主動流動控制技術為在尾翼舵面的鉸鏈處沿展向布置若干吹氣孔，尾翼內部布置的小型發動機產生高壓氣流，再通過管道引導其吹向舵面。

進一步改進，相鄰的兩個吹氣孔之間設置有隔片，當所述隔片寬度小于某一臨界值時，襟翼面的氣流保持附著在在襟翼面上，當隔片寬度大于該臨界值后，在隔片后面將出現楔形分離區，并且升力系數以及舵面側力系數明顯下降。因此，噴氣孔和隔片的長度比為4/3～3/2，此時主動流動控制帶來的增升效率和舵面效益較為高效，升力系數和側力系數增加明顯，且阻力代價較小。