一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于流动控制技术领域，提出一种优化航空飞行器机翼前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动，抑制和推迟该区域流动分离的方法和装置。本发明专利技术经过流场分析、气动设计、装置安装、风洞试验、结果分析和相关调整等步骤，提出在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，设置第一流动隔离片和第二流动隔离片。其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。本发明专利技术的流动优化装置有效地克服了前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动不利干扰，推迟了上表面流动分离的发生，提高了飞机的最大升力系数。另外，本发明专利技术原理明确，结构简单，效果显著并得到风洞试验验证。

A flow optimization method and device at the junction of leading edge variable flap and leading edge slat

The invention belongs to the technical field of flow control, and proposes a method and device for optimizing the flow at the junction of wing leading edge variable flap and leading edge slat of an aircraft, and restraining and delaying the flow separation in this area. Through the steps of flow field analysis, aerodynamic design, device installation, wind tunnel test, result analysis and relevant adjustment, the invention proposes to set the first flow isolation plate and the second flow isolation plate in the combined configuration of wing inner leading edge variable flap and outer leading edge slat. The first flow separator is located between the leading edge variable flap and the leading edge slat, and is arranged along the direction of slat extension; the second flow separator is also located at the junction of the leading edge variable flap and the leading edge slat, and is arranged along the flow direction on the lower surface of the wing. The flow optimization device of the invention effectively overcomes the adverse flow interference at the junction of the leading edge variable flap and the leading edge slat, delays the occurrence of flow separation on the upper surface, and improves the maximum lift coefficient of the aircraft. In addition, the invention has the advantages of clear principle, simple structure, remarkable effect and wind tunnel test verification.

【技术实现步骤摘要】
一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法及装置
本专利技术属于流动控制
，提出一种优化航空飞行器机翼前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动，抑制和推迟该区域流动分离的方法和相应装置。
技术介绍
随着绿色航空对新一代飞行器设计提出的更高要求，可以减小气动噪声、优化表面流动的无缝式前缘襟翼日益得到了重视。其中，可以简化运动机构的前缘整体下垂式襟翼已经在最新的大型民用飞机内翼上开始应用；而新式的连续变弯式前缘下垂襟翼(以下称为前缘变弯襟翼)，可以进一步保持前缘外表面的连续过度，更加有利于实现层流机翼设计，因此成为当前的研究热点。在先进高性能商用飞机增升装置设计研究的实践中，为了既利用前缘变弯襟翼的优点，又得到更高的最大升力系数，提出了一种在机翼内翼采用前缘变弯襟翼，而在外翼采用常规的前缘缝翼的新式组合构型，达到了综合优化的效果。然而在研究中发现，在这两种前缘襟翼的展向交界处，由于襟翼类型的不同和几何外形的不连续，会造成复杂的流动现象并在迎角增大时在该位置造成机翼上表面的流动提前分离。对于翼吊发动机短舱的飞机，可以通过发动机挂架的设计将这两种前缘襟翼隔开，但对于非翼吊发动机的飞机，目前无法通过发动机挂架设计来改进，难以有效解决两种前缘襟翼的展向交界处的流动分离难题。
技术实现思路
本专利技术目的是：提出了一种能够有效优化前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动，抑制和推迟该区域流动分离的方法和相应装置，并进行了风洞试验验证。本专利技术的技术方案：一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界流动优化方法，其在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，通过对前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流场分析，针对流动提前分离的产生机理，在前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界的流量展向流动处分别设置两个流动隔离片，改善交界处的流场分布，抑制流场分离。所述两个流动隔离片分别为第一流动隔离片和第二流动隔离片，其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。所述第一流动隔离片和第二流动隔离片均为刚性薄片结构，横截面为矩形，且与气流相接的边缘添加有倒角或圆角。在襟翼放下状态，所述第一流动隔离片前缘与缝翼最内侧平面密封，第一流动隔离片后缘与前缘变弯襟翼的最外侧平面密封，第一流动隔离片原理外形的上缘连接缝翼上表面后缘点和前缘变弯襟翼上表面的中部，第一流动隔离片下缘连接缝翼下表面后缘点和前缘变弯襟翼下垂后的前缘点。在前缘变弯襟翼放下状态，第二流动隔离片原理外形的前部与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面密封，上缘与机翼下表面密封，下缘以二次曲线连接前缘变弯襟翼下垂后的前缘点和该展向翼剖面的下表面30％弦向位置。所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片固定安装在前缘变弯襟翼的外侧截面或通过前后两个铰接点安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，随前缘变弯襟翼的下垂一起收放。缝翼最内侧的前缘固定段，开启一个比第一流动隔离片略宽的缝并施加相应的密封，第二流动隔离片外侧与安装在缝翼最内侧的第一流动隔离片平行接触或留有微小间隙，在该截面的机翼前部下表面，开启一个比第二流动隔离片略宽的缝并施加相应的密封。所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其：包括如下步骤：步骤1：流场分析对其前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动进行分析，当飞机迎角增大到一定程度时，当地上翼面的流动由于两个展向分支的干扰出现了提前分离，其中一支是沿前缘变弯下垂襟翼的下表面凹区向外翼方向的展向流动，在与前缘缝翼的交界处部分流动沿缝翼缝道翻转到上翼面；另一支是前缘缝翼最内侧的缝道气流向内翼方向的展向分量流到交界处的上翼面，两股气流的综合效应诱发了机翼当地上表面的提前分离；步骤2：流动隔离片设计针对流动提前分离的产生机理，提出并设计两个用于阻挡流动展向冲击的流动隔离片，所述两个流动隔离片均为刚性薄片结构，横截面形状为矩形，其与气流相接的边缘应当添加倒角或圆角；步骤3：流动隔离片安装在前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置第一流动隔离片；在前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置第二流动隔离片；步骤4：风洞试验将安装流动隔离片后的前缘变弯襟翼和前缘缝翼进行风洞吹风试验，验证流场分布及流动分离情况。一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界流动优化装置，其在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，设置第一流动隔离片和第二流动隔离片，其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置，所述第一流动隔离片和第二流动隔离片均为刚性薄片结构，横截面为矩形，且与气流相接的边缘添加有倒角或圆角结构。所述第一流动隔离片和第二流动隔离片为一体结构，以简化机构，优化结构。本专利技术的有益效果和优点在于：本专利技术提出的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动优化方法和装置，通过机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合设计以及流动隔离片优化设计，有效地克服了前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动不利干扰，推迟了上表面流动分离的发生，提高了飞机的最大升力系数，促进了先进前缘变弯襟翼和前缘缝翼组合增升系统的实用化。另外，本专利技术为基于流动机理分析而提出的流动优化方法和装置,原理明确，算法先进，机构简单，针对性强，效果显著并得到风洞试验验证。附图说明图1为本专利技术综合示意图，图中101为前缘变弯襟翼(由翼尖看向翼根)，处于下垂状态；102为前缘缝翼，处于放下状态；103为前缘固定段；104为翼身整流罩壁面(所指为机翼机身整流罩的壁面，其上部的弧线为翼身整流罩与机身的连接线)；105为机身壁面(即为机身的圆柱段表面)；106为机翼下表面；107为后缘襟翼，处于放下状态；108为来流方向。图2为本专利技术的流动优化装置示意图，图中102为前缘缝翼；201为前缘缝翼内侧面；202为第一流动隔离片的原理外形；101为前缘变弯襟翼(由翼根看向翼尖)；104为翼身整流罩壁面；203为前缘变弯襟翼下垂状态的下表面凹区；204为第二流动隔离片的原理外形；106为机翼下表面；103为前缘固定段，108为来流方向。图3-1为无流动优化装置的表面流谱，可以看到在前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处存在明显的流动分离区；图3-2为安装流动优化装置的表面流谱，可以看到交界处的流动分离已经消失；图4为本专利技术的实施方案一示意图，图中102为前缘缝翼；201为前缘缝翼内侧面；202为第一流动隔离片的原理外形；101为前缘变弯襟翼；104为翼身整流罩壁面；401为第一流动隔离片的整体结构外形(粗长虚线)；402为第二流动隔离片的方案一整体结构外形(粗短虚线)；403和404为第二流动隔离片安装方案一的两个铰链位置；204为第二流动隔离片的原理外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，通过对前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流场分析，针对流动的提前分离，在前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界的流量展向流动处分别设置两个流动隔离片，改善交界处的流场分布，抑制流场分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，通过对前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流场分析，针对流动的提前分离，在前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界的流量展向流动处分别设置两个流动隔离片，改善交界处的流场分布，抑制流场分离。


2.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：所述两个流动隔离片分别为第一流动隔离片和第二流动隔离片，其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。


3.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：所述第一流动隔离片和第二流动隔离片均为刚性薄片结构，横截面为矩形，且与气流相接的边缘添设有圆形倒角结构。


4.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：在襟翼放下状态，所述第一流动隔离片前缘与缝翼最内侧平面密封，第一流动隔离片后缘与前缘变弯襟翼的最外侧平面密封，第一流动隔离片原理外形的上缘连接缝翼上表面后缘点和前缘变弯襟翼上表面的中部，第一流动隔离片下缘连接缝翼下表面后缘点和前缘变弯襟翼下垂后的前缘点。


5.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：在前缘变弯襟翼放下状态，第二流动隔离片原理外形的前部与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面密封，上缘与机翼下表面密封，下缘以二次曲线连接前缘变弯襟翼下垂后的前缘点和该展向翼剖面的下表面30％弦向位置。


6.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化方法，其特征在于：所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片固定安装在前缘变弯襟翼的外侧截面或通过前后两个铰接点安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，随前缘变弯襟翼的下垂一起收放。


7.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟敏，华俊，郑遂，王浩，张国鑫，王钢林，李小飞，李岩，孙侠生，
申请(专利权)人：中国航空研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11