CN102556331A - 一种鸭式布局飞机高效间接涡控技术的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效近距耦合鸭式布局间接涡控制方法。它是在鸭翼前缘附近上方距翼面一定高度对称的分别安装一个喷管，喷管喷口方向与鸭翼前缘平行，通过喷口射出高速连续射流，增强鸭翼前缘涡强度，增加鸭翼前缘旋涡破裂时鸭式布局的迎角，利用鸭翼前缘旋涡和主翼前缘旋涡的有利干扰，产生间接旋涡涡控制作用，在迎角较大时达到增强主翼前缘旋涡的强度并延迟其破裂的目的，实现提高鸭式布局飞机布局升力，增大失速迎角的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机气动布局中的鸭式布局飞机鸭翼旋涡涡控制方法和装置，更特别地说，是指一种近距耦合鸭式布局飞机鸭翼旋涡涡控制方法和装置。本发明在近距耦合鸭式布局飞机上通过鸭翼上表面沿前缘方向使用展向连续吹气控制鸭翼产生的鸭翼前缘旋涡，利用鸭翼前缘旋涡间接控制主翼产生的主翼前缘旋涡，达到提高鸭式布局飞机布局升力，增大鸭式布局飞机失速迎角的作用。
背景技术
在飞机气动布局中，鸭式布局飞机是相对常规布局飞机而言的，通常认为在飞机主翼之前带有鸭翼，而且在飞机主翼之后无平尾的称为鸭式布局飞机。若鸭翼纵向位置距主翼较近，鸭翼兼有操纵面及气动增升部件双重功能，这种布局的飞机称为近距耦合鸭式布局飞机。在近距耦合鸭式布局飞机中，由于鸭翼距主翼较近以致鸭翼流场与主翼流场产生干扰耦合，即鸭翼前缘涡和主翼前缘涡的有利干扰，延迟了主翼前缘涡的破裂，提高了布局的升力系数和失速迎角，从而改善了主翼大迎角气动性能。
为了提高近距耦合鸭式布局飞机的最大升力系数、增大布局的失速迎角，考虑到鸭翼涡拖出后对其后的气动部件会产生明显的影响，对鸭翼涡实施旋涡控制便成为一种自然的考虑。按照旋涡控制方式可分为被动旋涡控制和主动旋涡控制两种。被动控制技术主要是通过固定几何形状的部件作为流动的控制手段，没有能量的注入，控制方式不能随流动条件的改变而变化。如飞机导流片、缝翼、挂架涡发生器、边条、固定鸭翼等。主动控制技术则是通常采用可改变的构型或有能量注入的方式来实现对流动的控制，因而可以随流动条件的改变而调整控制策略，一般这种控制方式结构并不复杂，对飞机构型无限制，成本又不高，灵活多变，适应性强，并且对飞机隐身有利，适合在飞机设计、改型时考虑使用，是可以与气动布局研究并驾齐驱的另一种途径。
使用主翼面展向吹气旋涡控制技术能够有效的增强主翼前缘旋涡的强度，增大旋涡破裂迎角。但普通的主翼展向吹气需要从发动机大量引气，从而降低了发动机可用推力。这对战斗机使用是不能容忍的。使用鸭翼展向吹气旋涡控制技术，使用较小的吹气量来稳定鸭翼前缘涡，从而通过鸭翼前缘涡和主翼前缘涡的相互干扰产生间接涡控作用，达到增强主翼前缘涡强度并延迟主翼涡破裂的目的，从而能够实现提高鸭式布局飞机布局升力，增大失速迎角的作用。
在此提出了鸭翼展向吹气间接涡控技术的概念，即结合近耦合鸭式布局和机翼展向吹气的优势，将鸭翼作为一种旋涡发生器，在鸭翼翼面上，沿着大致平行于鸭翼前缘的方向，吹出一股空气射流来控制和延迟鸭翼涡的破裂，继而利用鸭翼流场对机翼流场的干扰耦合作用，达到间接控制机翼涡演变、增加机翼涡强度、延迟机翼涡破裂、增大布局升力和失速迎角、提高飞机大迎角和过失速机动性能的目的。本发明人曾经在这方面进行了一些基础研究，在发表的论文《鸭翼展向吹气涡控技术增升特性研究》、《鸭翼展向吹气对某简化鸭式布局气动力影响的研究》和《鸭翼后掠角对鸭翼展向吹气增升效果的实验研究》中对此技术的原理进行了研究和验证，并探讨了各个参数对展向吹气的效果的影响，在此基础上，本发明人进行了进一步的改进，确定了更好且更实用的技术方案。与机翼展向吹气相比，鸭翼展向吹气可以减少引气量，且是一种间接的涡控制技术，如错误！未找到引用源。A和1B所示。综合而言，鸭翼展向吹气是被动流动控制与主动流动控制、直接控制与间接控制的有效结合。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动间接涡控技术来提高鸭式布局飞机升力和增大失速迎角。
本发明的优点：较传统的主翼展向连续吹气涡控技术，本发明在鸭翼上进行吹气，吹气量小，具有能耗小，效率高，控制简单的优点。特别是在大迎角下，使用本发明能够有效的增加布局升力和失速迎角，起到了四两拨千斤的作用。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于鸭式布局飞机的鸭翼旋涡涡控制装置，所述鸭式布局飞机包括：头部；尾部；在所述鸭式布局飞机的前部对称安装的右鸭翼和左鸭翼；在所述鸭式布局飞机的中后段对称安装的右主翼和左主翼；在所述尾部上方安装的垂尾；
所述鸭翼旋涡涡控制装置的特征在于：
安装在右鸭翼上方一定高度处的右鸭翼喷管，
安装在左鸭翼上方一定高度处的左鸭翼喷管。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于鸭式布局飞机的鸭翼旋涡涡控制方法，所述鸭式布局飞机包括：头部；尾部；在所述鸭式布局飞机的前部对称安装的右鸭翼和左鸭翼；在所述鸭式布局飞机的中后段对称安装的右主翼和左主翼；在所述尾部上方安装的垂尾；安装在右鸭翼上方一定高度处的右鸭翼喷管；安装在左鸭翼上方一定高度处的左鸭翼喷管；
所述方法的特征在于：
利用所述鸭式布局飞机的机体的一个内部气源，在所述右鸭翼喷管和左鸭翼喷管处射出高速涡环。
附图说明
图1A表示在主翼上进行沿机翼展向吹气，即直接涡控制技术，图1B表示本发明所示在鸭翼上进行沿鸭翼展向吹气的间接涡控技术。
图2是本发明鸭式布局飞机旋涡涡控制方法和装置轴测图
图3是本发明鸭式布局飞机旋涡涡控制方法和装置喷口位置轴测图
附图标号：
1.飞机头部2.右鸭翼喷口3.左鸭翼喷口4.右鸭翼
5.左鸭翼6.右主翼7.左主翼8.垂尾
9.飞机尾部10.右喷口射流方向11.右鸭翼前缘12.左喷口射流方向
13.左鸭翼前缘
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图2、图3所示，根据本发明的一个实施例的一种鸭式布局飞机旋涡涡控制方法和装置。
该鸭式布局飞机的前部为飞机头部1；鸭式布局飞机的尾部为飞机尾部9；鸭式布局飞机的前部有对称安装的右鸭翼4和左鸭翼5；鸭式布局飞机的中后段有对称安装的右主翼6和左主翼7；鸭式布局飞机的尾部在飞机尾部9上方安装有垂尾8。
在根据本发明的一个实施方案中，在鸭式布局飞机的右鸭翼4上方，安装有出口内轴指向平行于右鸭翼前缘11的右鸭翼喷管2；在右鸭翼5上方，安装有出口内轴指向平行于左鸭翼前缘13的左鸭翼喷管3。
通过使用机体内部气源，在鸭翼翼面上方的右鸭翼喷口2和左鸭翼喷口3处射出高速的涡环——即展向连续吹气。这种射出的高速涡环能够增强鸭翼前缘涡的强度，增加鸭翼前缘旋涡破裂时鸭式布局的迎角。利用鸭翼前缘旋涡和主翼前缘旋涡的有利干扰，产生间接旋涡涡控制作用，达到增强主翼前缘旋涡的强度并延迟主翼前缘旋涡破裂的目的，从而能够实现提高鸭式布局飞机布局升力，增大失速迎角的作用。
使用这种增加鸭式布局飞机升力和可用迎角的旋涡涡控制方法和装置，能够使得鸭式布局飞机在小表速大迎角下，获得更大的布局升力和失速迎角。
应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。
Claims (7)
1.一种用于鸭式布局飞机的鸭翼旋涡涡控制装置，所述鸭式布局飞机包括：
头部(1)；
尾部(9)；
在所述鸭式布局飞机的前部对称安装的右鸭翼(4)和左鸭翼(5)；
在所述鸭式布局飞机的中后段对称安装的右主翼(6)和左主翼(7)；
在所述尾部(9)上方安装的垂尾(8)，
所述鸭翼旋涡涡控制装置的特征在于：
安装在右鸭翼(4)上方一定高度处的右鸭翼喷管(2)，
安装在左鸭翼(5)上方一定高度处的左鸭翼喷管(3)。
2.根据权利要求1的鸭翼旋涡涡控制装置，其特征在于
右鸭翼喷管(2)的出口射流方向(10)大体平行于所述右鸭翼(4)的前缘11；
左鸭翼喷管(3)的出口射流方向(12)大体平行于所述左鸭翼(5)的前缘(13)。
3.根据权利要求2的鸭翼旋涡涡控制装置，其特征在于
利用所述鸭式布局飞机的机体的一个内部气源，在所述右鸭翼喷管(2)和左鸭翼喷管(3)处射出高速涡环。
4.根据权利要求3的鸭翼旋涡涡控制装置，其特征在于
射出的所述高速涡环构成展向连续吹气，从而增强鸭翼前缘涡的强度，增加鸭翼前缘旋涡破裂时鸭式布局的迎角，进而利用鸭翼前缘旋涡和主翼前缘旋涡的有利干扰，产生间接旋涡涡控制作用，达到增强主翼前缘旋涡的强度并延迟主翼前缘旋涡破裂的目的，从而能够实现提高鸭式布局飞机布局升力，增大失速迎角的作用。
5.一种用于鸭式布局飞机的鸭翼旋涡涡控制方法，所述鸭式布局飞机包括：
头部(1)；
尾部(9)；
在所述鸭式布局飞机的前部对称安装的右鸭翼(4)和左鸭翼(5)；
在所述鸭式布局飞机的中后段对称安装的右主翼(6)和左主翼(7)；
在所述尾部(9)上方安装的垂尾(8)；
安装在右鸭翼(4)上方一定高度处的右鸭翼喷管(2)；
安装在左鸭翼(5)上方一定高度处的左鸭翼喷管(3)；
所述方法的特征在于：
利用所述鸭式布局飞机的机体的一个内部气源，在所述右鸭翼喷管(2)和左鸭翼喷管(3)处射出高速涡环。
6.根据权利要求5的鸭翼旋涡涡控制方法，其特征在于
右鸭翼喷管(2)的出口射流方向(10)大体平行于所述右鸭翼(4)的前缘11；
左鸭翼喷管(3)的出口射流方向(12)大体平行于所述左鸭翼(5)的前缘(13)。
7.根据权利要求6的鸭翼旋涡涡控制方法，其特征在于
以射出的所述高速涡环构成展向连续吹气，从而增强鸭翼前缘涡的强度，增加鸭翼前缘旋涡破裂时鸭式布局的迎角，进而利用鸭翼前缘旋涡和主翼前缘旋涡的有利干扰，产生间接旋涡涡控制作用，达到增强主翼前缘旋涡的强度并延迟主翼前缘旋涡破裂的目的，从而能够实现提高鸭式布局飞机布局升力，增大失速迎角的作用。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2010
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