[发明专利]一种适用于多翼面飞机布局的气动力和力矩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于多翼面飞机布局的气动力和力矩控制方法，具体是通过在多翼面飞机特定部位施加扰流片(本发明称之为格尼襟翼)，改变飞机的气动力及气动力矩，达到提高飞机气动性能并改善其操纵性能的效果，属于流动被动控制技术领域。

背景技术

众所周知，飞机的增升装置一直是飞机设计者非常重视的问题，因为增升装置的气动性能直接关系到飞机的起飞和降落性能。飞机主要的增升装置是襟翼，但是襟翼的结构比较复杂，流动特性也极为复杂，想要通过研究设计一种高性能的襟翼来增加飞机的升力，将会非常困难。如果能够通过在飞机机翼上安装一种结构简单的装置，改变飞机机翼上气流的流动特性，从而改善飞机的气动性能，将会为飞机的设计工作带来极大的便利。

近年来随着流动控制技术的发展，研究者对流动控制在飞机增升减阻方面的应用进行了大量相关的研究。像零质量射流和等离子体等主动流动控制技术能有效地提升气动性能，但是主动控制技术比较复杂，现在只是在实验室研究方面取得较好的结果，目前还很难应用到飞机的增升减阻。因此，有必要发明一种装置简单的被动流动控制技术，来实现对飞机的气动力和力矩控制，从而达到对飞机增升减阻的效果。

发明内容

本发明基于被动流动控制技术，提出一种适用于多翼面飞机布局的气动力和力矩控制方法。通过在多翼面飞机特定部位施加扰流片(本发明称之为格尼襟翼)，可以降低机翼压力面速度并且提高吸力面速度，从而提高压力面压力和吸力面吸力及两个翼面的压力差，进而可以提高机翼，包括襟翼、副翼和鸭翼的升力，因此可以提高飞机的气动性能。

鸭翼安装格尼襟翼会使得飞机抬头力矩增加，襟翼和副翼上单独或者组合安装格尼襟翼会使得飞机低头力矩增加，通过调节格尼襟翼参数，上述两个力矩可以接近抵消，亦即可以在提高飞机升力的同时维持力矩不变，达到提高飞机气动性能并改善其操纵性能的目的。这种控制方法结构简单，容易安装，但增升效果明显。

本发明提出的一种适用于多翼面飞机布局的气动力和力矩控制方法，是通过在飞机襟翼、副翼、鸭翼的压力面靠近后缘的位置安装格尼襟翼来实现的。格尼襟翼的材料可以采用铝或钢等刚性材料，形状可以是矩形、锯齿型、三角形或矩形中间开孔等。

格尼襟翼的安装方式有：襟翼、副翼或鸭翼上单独安装；襟翼和副翼上组合安装；襟翼与鸭翼上组合安装；副翼与鸭翼上组合安装；襟翼、副翼和鸭翼上组合安装。当格尼襟翼在襟翼、副翼或鸭翼上单独安装时，飞机的升力都会增加，但是当格尼襟翼在襟翼和副翼上单独或者组合安装时会使飞机的低头力矩增加，当格尼襟翼在鸭翼上单独安装时，会使飞机的抬头力矩增加。因此当只考虑升力增加时，襟翼、副翼和鸭翼均可以安装格尼襟翼；当考虑消除升力增加带来的力矩增量时，鸭翼必须安装格尼襟翼，襟翼和副翼选择其一安装或者全部安装格尼襟翼。

本发明的适用于多翼面飞机布局的气动力和力矩控制方法，其优点和积极效果在于：

1、本发明的控制方法，是通过在飞机襟翼、副翼、鸭翼的压力面靠近后缘的位置选择性的安装格尼襟翼来实现的，可以在不改变机翼形状的情况下，增加机翼的弯度，从而增加翼型、机翼、飞机等的升力。

2、本发明中的格尼襟翼，质量轻、装置简单、易于安装，增升效果明显。

3、本发明的控制方法，采用的是在襟翼与鸭翼、副翼与鸭翼或者襟、副翼与鸭翼上组合安装格尼襟翼的方法。这样在产生增升效果的同时又不增加飞机的低头力矩，这对飞机的起飞、降落性能十分有利。

附图说明

图1是一种多翼面飞机模型平面示意图；

图2A是矩形格尼襟翼示意图；

图2B是三角形格尼襟翼示意图；

图2C是锯齿形格尼襟翼示意图；

图2D是中间开孔格尼襟翼示意图；

图3A矩形格尼襟翼的安装示意图；

图3B三角形格尼襟翼的安装示意图；

图4A是安装有格尼襟翼的机翼示意图；

图4B是安装有格尼襟翼的机翼的尾部局部放大图；

图5A是鸭翼与操纵面组合加装格尼襟翼ΔC_L图，其中实心圆是鸭翼与襟翼组合安装格尼襟翼，空心圆是鸭翼与副翼组合安装格尼襟翼。

图5B是鸭翼与操纵面组合加装格尼襟翼ΔC_m图，其中实心圆是鸭翼与襟翼组合安装格尼襟翼，空心圆是鸭翼与副翼组合安装格尼襟翼。

图中具体标号如下：