專利名稱：一種升阻比高及失速角大的主機(jī)翼加整流翼氣動布局的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)氣動布局結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)方案如何加大飛機(jī)的可用迎角，并在可用迎角范圍保持升力與飛行狀態(tài)變化的基本穩(wěn)定，這一直是飛機(jī)設(shè)計(jì)師們努力追求的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并為此進(jìn)行過不斷的深入探索，其中曾廣泛應(yīng)用過一種雙層機(jī)翼的布局，但這樣飛機(jī)因上下二層機(jī)翼外形與面積一般相近或相等，所以對改善機(jī)翼上下的氣流流動方式及飛機(jī)飛行性能作用較小?，F(xiàn)有的以Su-27、F-15為代表的三代戰(zhàn)機(jī)，一般將機(jī)身和機(jī)翼制作為同一升力面，因而可一定程度加大升力，但對改變機(jī)翼上方大迎角氣流分離方面也沒有多大幫助。2002年9月珠海航展上展出的CY-1技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，其設(shè)計(jì)最為獨(dú)特，這種飛機(jī)的最主要特征，是在大三角機(jī)翼前部近距偶合鴨翼的氣動布局基礎(chǔ)上，再在機(jī)身二側(cè)的主機(jī)翼上方，較近距離安裝二塊長度較長的側(cè)板。采用這樣布局后，據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)了可加大飛機(jī)實(shí)用迎角，增加升力，與增加飛機(jī)飛行穩(wěn)定性的渦控(實(shí)際上也應(yīng)是流控)目的。但令人遺憾的是對于CY-1來說，達(dá)成這一目的的氣動作用原理到底是什么，卻直到現(xiàn)在還沒有見到可信的報(bào)道，同時(shí)這樣的結(jié)構(gòu)改進(jìn)也很難讓人相信可應(yīng)用于一切飛機(jī)。
本發(fā)明的目的，就是要提出一種比CY-1的主翼加側(cè)板氣動布局，更有利于實(shí)現(xiàn)對氣流控制，也更有利于加大飛機(jī)可用迎角與增加飛機(jī)飛行穩(wěn)定性的氣動布局改進(jìn)方案。
為了達(dá)到以上目標(biāo)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，最主要是在飛機(jī)機(jī)身二側(cè)的主機(jī)翼上方，采用與主機(jī)翼有一定間隔距離，并且下表面與主機(jī)翼近平行或后部略上翹，以及前部邊緣相對主機(jī)翼前緣后移約二者間距左右距離的方法，安裝一個與主機(jī)翼外形相同或相近，但一般情況下寬度與面積顯著小于主機(jī)翼的整流翼，并使其和下方的主機(jī)翼一起組成從前后和左右方向看都為二字狀的機(jī)翼組合式氣動布局結(jié)構(gòu)在飛機(jī)的主機(jī)翼上方，采用前部邊緣相對主機(jī)翼前緣后移約二者間距左右的方法安裝整流翼，而組成二字狀機(jī)翼組合之后，由于飛機(jī)一有迎角時(shí)，主機(jī)翼與整流翼全都可產(chǎn)生升力，因而將使飛機(jī)的載重能力極大幅度提高，同時(shí)整流翼之下一旦有氣流不斷后流，則不論飛機(jī)處于多大仰角的飛行狀態(tài)，主機(jī)翼上方都不會產(chǎn)生任何氣流分離，飛機(jī)機(jī)翼的飛行阻力與誘導(dǎo)阻力也會大幅度減小。而整流翼因前后向?qū)挾容^小，自然同樣也不易于在仰角非極大時(shí)就產(chǎn)生氣流分離。這樣飛機(jī)的可用飛行迎角就可極大幅度增大，并且在相當(dāng)大迎角之下，飛機(jī)也不會進(jìn)入失速狀態(tài)。但進(jìn)行這樣改近后還有一個很大優(yōu)點(diǎn)，就是因飛機(jī)的飛行平穩(wěn)性與適應(yīng)不良?xì)庀髼l件的能力增強(qiáng)，因而只要能夠?qū)C(jī)上的各種操縱面，大多改為可隨操縱桿與主要方向舵等進(jìn)行同步控制，則即使追求高機(jī)動性的飛機(jī)，也可實(shí)現(xiàn)不用或少用電傳操縱系統(tǒng)，就可達(dá)到有效控制飛行的目的。另外在飛機(jī)之上安裝整流翼后，因在可用迎角范圍，機(jī)翼不論有多大迎角也不會產(chǎn)生任何氣流分離，所以不論采用什么樣剖面外形的主機(jī)翼，其主機(jī)翼縱向剖面都可采用稍薄的厚度。這樣在飛機(jī)增加整流翼后，整流翼和主機(jī)翼相加的總迎風(fēng)面積，就可比現(xiàn)有的一般情況下厚度較大主機(jī)翼不增加甚至還減小，同時(shí)安裝整流翼后因飛機(jī)的飛行穩(wěn)定性提高，在滿足穩(wěn)定飛行要求情況下，完全可使主機(jī)翼增加前緣后掠角與減少翼展，而這樣兩方面因素，都可在飛機(jī)發(fā)動機(jī)推力不變的情況下，使飛機(jī)的航速大大增加?？傊蜻@種主機(jī)翼加整流翼組合可使飛機(jī)性能提高較大，因而不論軍用或民用的客貨運(yùn)輸飛機(jī)，戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)，以及各種小型飛機(jī)與無人機(jī)之上全都可得到應(yīng)用。
雖然上述改進(jìn)產(chǎn)生的飛機(jī)性能進(jìn)步，與2002年9月珠海航展上展出的CY-1技術(shù)驗(yàn)證機(jī)相似，但CY-1之上的控流側(cè)板，實(shí)際性能提高幅度完全無法與本材料內(nèi)的整流翼相比，并且本材料內(nèi)的整流翼幾乎可安裝在一切的不同氣動布局飛機(jī)之上，但CY-1的側(cè)板如安裝在很大翼展飛機(jī)上時(shí)，卻很可能并不一定能夠達(dá)到較好性能，同時(shí)安裝整流翼后的飛機(jī)由于升力提高，因而也就可采用有很大后掠角機(jī)翼，而不會因此喪失飛行穩(wěn)定性與低速機(jī)動性能，但CY-1如機(jī)翼后掠角很大時(shí)，飛機(jī)要想既有飛行平穩(wěn)性又可具有很好低速機(jī)動性是很難的，同時(shí)本整流翼由于前后方向長度較小，同時(shí)前緣又可采用有很大后掠角外形，因而只要寬度不是很大，安裝之后的使用阻力也不會比CY-1的側(cè)板增加多少，總之從許多方面考慮本材料內(nèi)提出的整流翼性能，全都會遠(yuǎn)好于CY-1之上的控流側(cè)板。
下面就讓我們結(jié)合附圖，對本發(fā)明機(jī)翼組合式氣動布局在飛機(jī)上的應(yīng)用特征及應(yīng)用中應(yīng)注意的問題進(jìn)行一下介紹。
附圖中，

圖1是一種安裝整流翼的客貨運(yùn)輸飛機(jī)平面圖(a)、前視圖(b)、側(cè)視圖(c)圖2是本發(fā)明主機(jī)翼與整流翼的平面外形及其在平面內(nèi)的相互位置分布圖 圖3-5是可能會有應(yīng)用價(jià)值的部分主機(jī)翼加整流翼組合的側(cè)視特征。
圖內(nèi) 1整流翼 2主機(jī)翼 3水平尾翼安裝整流翼飛機(jī)的主機(jī)翼與整流翼，可采用附圖中提供或未提供的任何方式的縱向剖面外形。其中飛機(jī)在主要以進(jìn)行超音速巡航飛行為主時(shí)，主機(jī)翼剖面外形可能以類似圖4a、圖3a、b、c之類的翼型為最佳。而飛機(jī)在主要以使用中高亞音速巡航飛行為主時(shí)，則以采用圖3d或厚度很小的圖4c為最佳。至于整流翼，則不論一般主要進(jìn)行超音速巡航飛行，還是亞音速巡航飛行，其整流翼上最厚處位置，都是以比較靠近翼的前部時(shí)為佳。
整流翼在安裝到主機(jī)翼上方的飛機(jī)機(jī)身兩側(cè)時(shí)，整流翼與主機(jī)翼之間的間距、整流翼前緣相對于下部主機(jī)翼前緣的后移距離，以及整流翼的前后向長度，則應(yīng)根據(jù)飛機(jī)的使用要求而定?？拓涍\(yùn)輸型飛機(jī)，以升力較大同時(shí)又飛行穩(wěn)定性較好最為重要，所以主機(jī)翼與整流翼之間的間距應(yīng)較大，為了增大升力，整流翼前緣相對主機(jī)翼前緣的后移幅度，也應(yīng)大于二者之間的間隔距離，而整流翼的前后向長度也以稍大為宜。軍用的戰(zhàn)斗機(jī)、戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，由于要追求具有較高機(jī)動性，因而整流翼面積與前后向翼長度應(yīng)稍小，整流翼與主機(jī)翼之間的間距也可稍小，整流翼的前后向翼根長度也應(yīng)略小，并且整流翼前緣相對下方的主機(jī)翼前緣向后移動的距離，則以等于二者間距或稍小于二者間距為佳。因?yàn)檫@樣才可阻力較小與對飛機(jī)的靈活性影響較小。
為了增加在不良?xì)庀髼l件下的飛機(jī)飛行穩(wěn)定性，以及防止整流翼翼根部位因縱向長度過大，在大迎角時(shí)對主機(jī)翼升力造成影響，制作整流翼時(shí)后部的靠近翼根一側(cè)，最好如圖2c那樣制作一個前后向?qū)挾容^大的后緣襟翼。如主機(jī)翼前緣后掠角較大與翼展較小，則制作整流翼時(shí)靠近翼根的后部邊緣一側(cè)應(yīng)適當(dāng)前收，使整流翼后部邊緣成前傾的斜線狀。在這樣前傾的整流翼后部邊緣內(nèi)側(cè)靠近翼根附近，也可如圖4b那樣制作一個后緣襟翼，以便在需要時(shí)可通過適當(dāng)上翻或下傾后緣襟翼，調(diào)節(jié)飛機(jī)飛行狀態(tài)或提高飛機(jī)在不良?xì)夂驐l件下穩(wěn)定飛行的能力。
在升力保持基本不變時(shí)，任何用途飛機(jī)全都是飛行速度越快越好，所以采用主機(jī)翼加整流翼的機(jī)翼組合式氣動布局飛機(jī)，主機(jī)翼、整流翼的前緣，一般全都可采用較大后掠方式，由于在飛機(jī)上安裝整流翼之后，較大迎角條件下的主機(jī)翼上方，因已不再明顯存在負(fù)壓過強(qiáng)造成的很強(qiáng)誘導(dǎo)阻力，而主機(jī)翼上方安裝整流翼之后，飛機(jī)的飛行穩(wěn)定性卻可達(dá)到較高，這樣就使加大翼展與減小機(jī)翼前緣后掠角，這些常規(guī)飛行增穩(wěn)措施大大減小使用的效應(yīng)，因而在安裝整流翼之后，不論任何用途飛機(jī)，主機(jī)翼、整流翼一般全都可采用較大后掠角外形。
在飛機(jī)主機(jī)翼上部機(jī)身二側(cè)安裝整流翼之后，雖然會使飛機(jī)的俯仰與水平穩(wěn)定性全都變?yōu)檩^高，但同時(shí)也給鴨翼、垂尾、水平尾翼的安裝使用帶來一定難度，為了防止或減小鴨翼安裝和使用時(shí)干擾整流翼的性能，在需使用鴨翼時(shí)其所用鴨翼的外形，最好制為前后長度較小的類梯形鴨翼，或?qū)Ⅷ喴碇茷榍安客耆潭ㄖ缓蟀氩靠蛇M(jìn)行旋轉(zhuǎn)的外形。同時(shí)也為了克服飛機(jī)水平轉(zhuǎn)向靈活性下降問題，飛機(jī)在安裝整流翼之后，應(yīng)適當(dāng)加高垂直尾翼及加寬垂直尾翼的舵板，或?qū)⒋刮哺臑殡p垂尾方式。特別是追求高機(jī)動能力的軍事用途飛機(jī)，更是應(yīng)加高加寬垂直尾翼及其舵板，或?qū)⒋刮仓茷殡p垂尾方式為好。至于水平尾翼安裝位置，以與主機(jī)翼位于同一平面或稍低，以及安裝在垂尾的上方等三種方式為好。
權(quán)利要求
1.一種升阻比高及失速角大的主機(jī)翼加整流翼氣動布局，主要由主機(jī)翼與整流翼共同構(gòu)成，其特征在于在飛機(jī)機(jī)身二側(cè)的主機(jī)翼上方，采用與主機(jī)翼有一定間隔距離，并且下表面與主機(jī)翼近平行與后部略上翹，以及前部邊緣相對主機(jī)翼前緣適當(dāng)后移約二者間距左右距離的方法，安裝一個與主機(jī)翼外形相同或相近，但一般情況下寬度與面積顯著小于主機(jī)翼的整流翼，并使其和下方的主機(jī)翼一起，組成從前后與左右方向看時(shí)都為二字狀的機(jī)翼組合式氣動布局結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種升阻比高的主機(jī)翼加整流翼布局，特征是制作厚度較小的主機(jī)翼，安裝在飛機(jī)機(jī)身二側(cè)的中下方或下方，與主機(jī)翼平面外形相近但面積大大減小的整流翼，前緣相對主機(jī)翼前緣后移約二者間距上下并后部成略上翹式，安裝主機(jī)翼上方機(jī)身上部或中上部，這樣的機(jī)翼組合將具有升力高與飛行阻力小，可用飛行迎角大，大迎角時(shí)誘導(dǎo)阻力小與不易產(chǎn)生失速，正常飛行及不良?xì)庀髼l件下飛行穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，因而可在各種有人或無人飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號B64C3/00GK1636827SQ200310119249
公開日2005年7月13日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者郭宏斌 申請人:郭宏斌