一种翼端驻涡增升装置制造方法及图纸

本申请公开了一种翼端驻涡增升装置，属于机翼设计领域。该翼端驻涡增升装置包括：装置上表面、装置下表面、前缘面和翼型剖面作为侧面。装置上表面延伸于机翼上翼面，下表面延伸于机翼下翼面；装置上表面的展长大于下表面的展长；装置上表面与下表面中间的空间形成半封闭式空腔，用于飞行时形成翼端驻涡；翼端驻涡旋转方向与翼尖涡相反；翼端驻涡增升装置产生翼端驻涡，用以阻止机翼下翼面气流流向上翼面，从而在不依赖物理阻隔的条件下，可抑制机翼下翼面气流上反的趋势，有效地增加了三维机翼的升力，减小了诱导阻力。减小了诱导阻力。减小了诱导阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种翼端驻涡增升装置


[0001]本申请涉及飞机机翼设计领域，特别涉及一种翼端驻涡增升装置。

技术介绍

[0002]二维翼型的空气动力学性能应用到三维机翼时，升力下降，诱导阻力增加。对于小展弦比机翼，影响极其严重。究其原因，是机翼翼尖处下翼面的气流由于翼端效应，会上反到上翼面，减小了上下翼面的压力差。由于气流流场的变化，使得机翼的升力减小，同时，诱导阻力也相应增加，升阻比减小。理论和实践证明了升力线斜率和展弦比呈反比函数关系,简化了的升力系数斜率的表达式为：C
L
α(三维)＝Cα(二维)*R；R＝A/(A+2)，δR/δA＝2/(A+2)2(其中，A为展弦比，R为升力线斜率缩减系数)。在相关飞机机翼设计中，部分飞机为了在超音速飞行范围内获得好性能，不得不采用小展弦比气动外形。例如舰载飞机的展弦比A只有3左右，导致亚音速范围内升力减少了40％以上，诱导阻力大幅度增加，升阻比很小，使得飞机在航母上短距离起飞极其困难，起飞和着舰速度都太大，只好通过弹射器和拦阻钢缆实现起飞和着舰，且对飞行员要求极其严格，安全隐患大。即使对于具有大展弦比的大型民航旅客机，这种三维负面效应，也会导致耗油增加，使营运经济效率降低，成本增加。
[0003]为此，航空工程师在设计飞机机翼时，对于翼尖结构设计颇费心思。自从飞机问世100多年以来，全球航空科学家想出了许多方法，企图改善机翼翼尖的气动特性，出现了许多技术或装置。其中，比较著名的设计方案是1976年美国的惠特科姆首次提出的翼梢小翼的概念，增加了机翼的有效展弦比，提高了升力，减小了阻力，增大了升阻比，例如波音飞机747-400、空客飞机A310-A340和前苏联的伊尔96等都安装了翼梢小翼。这种构型的增升减阻机理是采用物理隔离法，类似于初期翼端隔板，然而翼尖小翼只获得了3％～8％左右的气动性能改善，若计及加装小翼带来的重量增加和阻力增加，纯收益就大为下降。因此，有些飞机中甚至不再安装翼尖小翼了。至今，翼尖结构设计仍然没有得到很好的解决，已成为行业内急需解决的难题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种翼端驻涡增升装置，用于机翼的增升和减阻，可以改变目前采用的翼梢小翼气动性能改善不显著的问题。所述技术方案如下：
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种翼端驻涡增升装置，所述翼端驻涡增升装置包括：装置上表面和装置下表面，所述装置上表面延伸于机翼上翼面，所述装置下表面延伸于机翼下翼面，呈形；所述装置上表面的展长大于所述装置下表面的展长，所述装置上表面与所述装置下表面之间有距离，在翼尖不重合；
[0006]所述翼端驻涡增升装置还包括前缘面和翼型剖面，所述装置上表面、所述装置下表面、所述前缘面和所述翼型剖面作为所述翼端驻涡增升装置的侧面，形成半封闭式空腔，所述翼端驻涡增升装置用于通过所述半封闭式空腔产生翼端驻涡，所述翼端驻涡旋转方向与翼尖涡相反，可以阻止所述机翼下翼面的气流流向所述机翼上翼面。
[0007]在一个可选实施例中，从飞行器座舱位置观察，左翼侧的所述翼端驻涡为逆时针方向，右翼侧的所述翼端驻涡为顺时针方向。
[0008]在一个可选实施例中，所述翼端驻涡增升装置的半封闭式空腔内部，在飞行时腔内气压大于机翼上翼面气压和机翼下翼面气压，且所述机翼上翼面气压低于所述机翼下翼面气压。
[0009]在一个可选实施例中，所述装置上表面的曲率与所述机翼上翼面的曲率相同，所述装置下表面的曲率与所述机翼下翼面的曲率相同。
[0010]在一个可选实施例中，所述装置下表面为所述机翼下翼面外延的一部分。
[0011]在一个可选实施例中，飞行器为亚音速或高亚音速飞行器时，所述翼端驻涡增升装置设计成固定式结构，所述翼端驻涡增升装置固定于机翼翼端。
[0012]在一个可选实施例中，飞行器为跨音速或超音速飞行器时，所述翼端驻涡增升装置设计成可收展结构；
[0013]飞行器在起飞和着陆条件下，所述翼端驻涡增升装置向机翼翼端方向滑动并展开；
[0014]所述飞行器处于跨音速或超音速飞行时，所述翼端驻涡增升装置收起并储存于机翼内部。
[0015]根据本申请的另一方面，提供了一种机翼，所述机翼采用了上述方面所述的翼端驻涡增升装置。
[0016]根据本申请的另一方面，提供了一种飞行器，所述飞行器采用了上述方面所述的机翼。
[0017]本专利技术中，提供了一种翼端驻涡增升装置，适用于飞行器机翼设计领域，对于小展弦比机翼，如果安装了翼端驻涡增升装置，增升减阻效果尤其显著。
[0018]需要说明的是，为了简化对翼端驻涡增升装置的描述，下文使用ZWTA来替代翼端驻涡增升装置这一名词。ZWTA是英文Z-TYPE WING TIP ASSEMBLY的缩写，即Z字形机翼端部构型(即本专利技术的翼端驻涡增升装置)。
附图说明
[0019]图1是本申请中一个示意性实施例提供的一种翼端驻涡增升装置的结构示意图；
[0020]图2是本申请中一个示意性实施例提供的另一种翼端驻涡增升装置的结构示意图；
[0021]图3是本申请中一个示意性实施例提供的翼端驻涡增升装置的增升效果分析简图；
[0022]图4展示了一架安装了ZWTA的小展弦比机翼舰载战机的示意图；
[0023]图5展示了一架安装了ZWTA的飞行汽车的示意图；
[0024]图6展示了一架安装了ZWTA的飞行摩托的示意图；
[0025]图7展示了一架安装了ZWTA的碟型翼飞行器的示意图。
具体实施方式
[0026]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方
式作进一步地详细描述。
[0027]实施例1
[0028]请参考图1，图1给出了本申请实施例的一种翼端驻涡增升装置的结构示意图，可记为3.5面半封闭型翼端驻涡增升装置。
[0029]其中，翼端驻涡增升装置包括装置上表面11、装置下表面12、前缘面15和翼型剖面16；此外，13是机翼上翼面，14是机翼下翼面，17是半封闭式空腔，h是翼端驻涡增升装置深度，Ct是翼型剖面16的几何弦长。在本实施例中，如图1所示，翼端驻涡增升装置通过装置上表面11、装置下表面12、前缘面15和翼型剖面16总共3.5块曲面紧密连接，组成半封闭式空腔17。由图1可见：装置上表面11延伸于机翼上翼面13，装置下表面12延伸于机翼下翼面14，呈形；装置上表面11的展长大于装置下表面12的展长，装置上表面11与装置下表面12之间有距离，在翼尖不重合。
[0030]进一步的，装置上表面11、装置下表面12、前缘面15和翼型剖面16作为翼端驻涡增升装置的侧面，形成半封闭式空腔17，翼端驻涡增升装置用于通过半封闭式空腔17产生翼端驻涡，翼端驻涡旋转方向与翼尖涡(翼尖涡为上反气流所形成的旋涡)相反，用于阻止机翼下翼面14的气流流向机翼上翼面13。其中，由于图示右翼端驻涡是顺时针方向旋转，使得机翼下翼面14的气流无法流向机翼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种翼端驻涡增升装置，其特征在于，所述翼端驻涡增升装置包括：装置上表面(11)和装置下表面(12)，所述装置上表面(11)延伸于机翼上翼面(13)，所述装置下表面(12)延伸于机翼下翼面(14)，呈形；所述装置上表面(11)的展长大于所述装置下表面(12)的展长，所述装置上表面(11)与所述装置下表面(12)之间有距离，在翼尖不重合；所述翼端驻涡增升装置还包括前缘面(15)和翼型剖面(16)，所述装置上表面(11)、所述装置下表面(12)、所述前缘面(15)和所述翼型剖面(16)作为所述翼端驻涡增升装置的侧面，形成半封闭式空腔(17)，所述翼端驻涡增升装置用于通过所述半封闭式空腔(17)产生翼端驻涡，所述翼端驻涡旋转方向与翼尖涡相反，用于阻止所述机翼下翼面(14)的气流流向所述机翼上翼面(13)。2.根据权利要求1所述的翼端驻涡增升装置，其特征在于，从飞行器座舱位置观察，左翼侧的所述翼端驻涡为逆时针方向，右翼侧的所述翼端驻涡为顺时针方向。3.根据权利要求1所述的翼端驻涡增升装置，其特征在于，所述翼端驻涡增升装置的半封闭式空腔(17)内部，在飞行时腔内气压大于机翼上翼面气...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱上翔，
申请(专利权)人：何淑珍，
类型：发明
国别省市：