專利名稱：一種高升力捕渦機(jī)翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種飛行器機(jī)翼，特別是一種通過捕渦增升技術(shù)獲得高升力的飛行器機(jī)翼。
目前，飛機(jī)在超音速飛行時(shí)，為獲得良好的巡航性能，常采用具有銳前緣的薄機(jī)翼，但薄機(jī)翼在低速時(shí)升力小，阻力大，可操作性也差，無法適應(yīng)飛機(jī)在起飛、著落等時(shí)候要求，因此需要附加增升裝置，解決的途徑是對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，目前常采用的機(jī)翼結(jié)構(gòu)如前緣縫翼結(jié)構(gòu)、褶翼結(jié)構(gòu)、前緣褶翼結(jié)構(gòu)、附面層吹除結(jié)構(gòu)以及噴氣褶翼結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)方法主要是通過增大攻角、抑制分離流動(dòng)而增加升力，其增升效果還不是很理想，1961年美國Hurley等人曾利用分離流動(dòng)特征，提出捕渦增升的新途徑，他們將薄機(jī)翼分成上、下兩部分，當(dāng)上部分機(jī)翼相對(duì)下部分機(jī)翼張開一定角度時(shí)，通過上部機(jī)翼的前緣施加強(qiáng)吹氣，便能使分離剪切層再附，捕獲旋渦，從而增加升力。Hurley的方案存在的不足是必須在一定的角度、施加吹氣率高達(dá)0.4以上的強(qiáng)吹氣才能達(dá)到捕渦增升效果，它的分離剪切層能否再附受來流條件影響很大，無法應(yīng)用于工程，所以Hurley的方案一直未能得以實(shí)施。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能有效地調(diào)整與控制分離剪切層的再附過程，僅用較少的吹氣或不用吹氣就能捕獲旋渦的高升力捕渦機(jī)翼。
本實(shí)用新型的目的是通過以下途徑達(dá)到的，它是由上下兩半機(jī)翼組成，上半機(jī)翼的一端與下半機(jī)翼鉸接，另一端與下半機(jī)翼的前緣吻合，上半機(jī)翼可相對(duì)下半機(jī)翼張開，其特征在于上下半機(jī)翼的張角可在8°～50°范圍內(nèi)調(diào)整，在下半機(jī)翼的前緣且沿機(jī)翼的截面方向設(shè)置了一個(gè)由振動(dòng)源帶動(dòng)的振動(dòng)平片或振動(dòng)帶，振動(dòng)平片或振動(dòng)帶的位移振幅取值范圍可在0.1mm～5mm，以二分之一整體機(jī)翼弦長為長度尺度，來流速度為速度尺度，則振動(dòng)平片(帶)有效工作的無量綱化頻率fc／2v∞取值范圍是0.5～4。上述結(jié)構(gòu)的高升力捕渦機(jī)翼是這樣工作的飛機(jī)在超音速飛行時(shí)，機(jī)翼上、下部分閉合，振動(dòng)平片(帶)關(guān)閉不工作，此時(shí)它形成一個(gè)薄機(jī)翼，且保持了原有的氣動(dòng)性能，當(dāng)飛機(jī)處在起飛或著落狀態(tài)及其它需要高升力的場合，上半機(jī)翼相對(duì)下半機(jī)翼張開一個(gè)角度，張開的角度可根據(jù)實(shí)際情況在8°～50°范圍內(nèi)調(diào)整，此時(shí)下半機(jī)翼上的振動(dòng)平片(帶)就會(huì)在振動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)下施加周期性擾動(dòng)，控制分離剪切層中大渦結(jié)構(gòu)的發(fā)展與合并，增強(qiáng)混合，從而調(diào)整分離剪切層下彎角度，使之再附于上半機(jī)翼的前緣，在上下半機(jī)翼之間形成渦流，獲得高升力，為了使分離剪切層能有效地再附及防止流動(dòng)再次在上半機(jī)翼的背風(fēng)面上分離，還可以在上半機(jī)翼的前緣設(shè)置一個(gè)吹氣裝置，該吹氣裝置所需的吹氣量要比現(xiàn)有技術(shù)中提到的Hurley方案中所需的吹氣量小的多，只需0.05～0.15就能得到高升力，除增加上述吹氣裝置外，還可采取在上半機(jī)翼的前緣安裝可高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體或設(shè)置振動(dòng)平片(帶)來解決分離剪切層的再附和防止流動(dòng)再次在上半機(jī)翼背風(fēng)面分離，其效果與吹氣裝置一樣，能獲得更大的升力。另外，當(dāng)上下半機(jī)翼閉合，形成一整體機(jī)翼時(shí)，下半機(jī)翼上的振動(dòng)平片(帶)還可具有新的功能，即當(dāng)整體機(jī)翼與來流形成大于20°的攻角時(shí)，流動(dòng)在前緣分離，形成分離剪切層，利用振動(dòng)源控制振動(dòng)平片(帶)施加周期性擾動(dòng)，就可使分離剪切層再附于機(jī)翼的背風(fēng)面，從而推遲失速過程、獲得高升力，此時(shí)振動(dòng)平片(帶)有效工作的無量綱化頻度范圍fc／2v∞＝0.5～4，最佳值為2，位移振幅大于0.1mm。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其積極有益的效果是通過在機(jī)翼的前緣安裝了一個(gè)振動(dòng)平片(帶)，有效地控制了分離剪切層中大渦結(jié)構(gòu)的發(fā)展，在一定范圍內(nèi)調(diào)整了剪切層的下彎角度，使之再附于上半機(jī)翼的前緣，在阻力僅增大5％左右的情況下，大幅度地增加了升力，其最大升力比現(xiàn)有普通機(jī)翼提高了4倍，對(duì)于整體機(jī)翼前緣加振動(dòng)平片(帶)，也能使升力增大70％，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)可通過以下附圖和實(shí)施例進(jìn)一步給出。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型所述的具有上下半機(jī)翼的高升力捕渦機(jī)翼的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是前緣帶有圓柱體的上半機(jī)翼結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是前緣帶振動(dòng)平片的上半機(jī)翼的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面根據(jù)附圖以NACA0012機(jī)翼為例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見
圖1，NACA0012機(jī)翼由上半機(jī)翼1和下半機(jī)翼2兩部分組成，上半機(jī)翼1的長度即可大于整個(gè)機(jī)翼弦長的一半，通過鉸鏈鉸接在下半機(jī)翼2的尾緣或接近尾緣區(qū)域，也可小于機(jī)翼整體弦長的一半，鉸接在下半機(jī)翼2中部區(qū)域上，本實(shí)施例采用前者，即上半機(jī)翼1的長度為整個(gè)機(jī)翼弦長的70％，它通過鉸鏈4鉸接于下半機(jī)翼2的尾緣，在下半機(jī)翼2的前緣且沿機(jī)翼的截面方向設(shè)置了一個(gè)由1毫米厚的薄鋼片制成的振動(dòng)平片3，它的弦長取機(jī)翼弦長的0.2％，振動(dòng)平片3由一個(gè)振動(dòng)源控制工作，振動(dòng)源安裝在下半機(jī)翼2上，振動(dòng)平片3通過鉸鏈在兩端鉸接于下半機(jī)翼上，振動(dòng)平片的位移振幅為1mm，上半機(jī)翼1與下半機(jī)翼2之間的張角為30°，振動(dòng)平片振動(dòng)時(shí)，在上下機(jī)翼之間捕獲渦流，升力系數(shù)可高達(dá)4.30。為了使分離剪切層更有效地再附和防止流動(dòng)再次在上半機(jī)翼背風(fēng)面上分離，在上半機(jī)翼1的前緣可安裝一個(gè)吹氣裝置5吹氣，也可在上半機(jī)翼1的前緣安裝一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體6，見圖2所示，圓柱體6可選擇45號(hào)鋼材制成，兩端通過軸承或鉸鏈與機(jī)翼固定，選擇功率30W，轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)／分以上的電機(jī)來帶動(dòng)圓柱體6轉(zhuǎn)動(dòng)。參見圖3，還可在上半機(jī)翼的前緣加振動(dòng)平片或振動(dòng)帶7，都可以同樣達(dá)到高升力的效果。
另外對(duì)于整體機(jī)翼采用本實(shí)用新型所述的加振動(dòng)平片獲得高升力的方案，只能在攻角大于20°的前提下才能具有捕渦效果而達(dá)到高升力。
權(quán)利要求1.一種高升力捕渦機(jī)翼，它是由上半機(jī)翼(1)和下半機(jī)翼(2)組成，上半機(jī)翼(1)的一端與下半機(jī)翼(2)鉸接，另一端與下半機(jī)翼(2)的前緣吻合，上半機(jī)翼(1)可相對(duì)下半機(jī)翼(2)張開，其特征在于上下半機(jī)翼的張角為8°～50°，在下半機(jī)翼的前緣且沿機(jī)翼的截面方向設(shè)置了一個(gè)由振動(dòng)源帶動(dòng)的振動(dòng)平片或振動(dòng)帶(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高升力捕渦機(jī)翼，其特征在于上半機(jī)翼(1)的前緣設(shè)置了一個(gè)吹氣裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高升力捕渦機(jī)翼，其特征在于上半機(jī)翼(1)的前緣且沿機(jī)翼截面方向安裝了一個(gè)可高速旋轉(zhuǎn)的圓柱體(6)，它的兩端通過軸承或鉸鏈固定于上半機(jī)翼(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高升力捕渦機(jī)翼，其特征在于上半機(jī)翼(1)的前緣且沿機(jī)翼截面方向設(shè)置了一個(gè)由振動(dòng)源帶動(dòng)的振動(dòng)平片或振動(dòng)帶(7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用捕渦技術(shù)獲得高升力的新型飛行器機(jī)翼，它主要是由上下半機(jī)翼組成，上半機(jī)翼可以相對(duì)下半機(jī)翼張開一定角度，其特征在于下半機(jī)翼的前緣設(shè)置了一個(gè)振動(dòng)平片，它可以調(diào)整剪切層的下彎角度，使之再附于上半機(jī)翼的前緣，在上下半機(jī)翼之間形成渦流，僅在阻力增大5％的情況下，大幅度地增加升力，比普通機(jī)翼增升四倍，不吹氣或僅用少量吹氣，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可廣泛用于民用、軍用飛機(jī)及其它飛行器機(jī)翼。
文檔編號(hào)B64C21/00GK2186706SQ9422663
公開日1995年1月4日 申請(qǐng)日期1994年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月24日
發(fā)明者徐誠, 黃守龍, 武曉松, 樊黎霞, 周克棟 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)