CN104691743A - 一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面。该嵌入式操纵面后掠角范围为40°～70°。打开操纵面时，操纵面上的侧向力和阻力量级相当，可产生大小量级相当、方向相同的偏航力矩，可实现飞翼布局的航向控制。与常规嵌入面相比,航向控制时全机的阻力增量显著减小。

Description

一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面

技术领域

本发明属于飞翼布局航向控制技术领域，具体涉及一种嵌入式操纵面。打开的嵌入式操纵面产生的侧向力和阻力量级相当，可共同作用提供稳定的偏航力矩，实现飞翼布局的航向控制。与常规嵌入面相比,全机阻力增量显著减小。

背景技术

翼布局取消尾翼后，可大大增强隐身特性，提高升阻性能，减少重量及翼载，对提高航程、航时等飞行性能极为有效。但由于尾翼是飞行器主要的航向稳定和偏航控制操纵面，因此，取消尾翼后，飞翼布局存在航向稳定性缺失和操纵性能不足的问题，严重制约了飞翼布局的应用。目前，国内外主要采用常规偏航操纵面和推力矢量控制进行飞翼布局航向操控。其中，常规偏航操纵面如开裂式副翼、阻力舵、收放式方向舵等主要是通过机翼两侧的差动阻力产生偏航力矩，因此，进行航向控制时，常规偏航操纵面会产生较大的阻力增量，使全机阻力大幅增加，减小了飞翼布局在升阻比方面的优势，大幅降低其飞行性能。

发明内容

为了提供稳定的偏航力矩，实现飞翼布局航向控制，同时，减小操纵面偏航控制时的阻力增量，本发明提供一种新型嵌入式操纵面。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面，所述操纵面设置在机翼上，且操纵面的后掠角角度范围为40°～70°。

在上述技术方案中，所述操纵面设置在焦点之后。

在上述技术方案中，所述操纵面设置在机翼的上表面或下表面。

在上述技术方案中，所述操纵面的表面面积和操纵面的数量可调。

本发明的操纵面打开时产生的侧向力和阻力均可产生偏航力矩，且产生的偏航力矩量级相当，即可通过侧向力代替阻力产生偏航力矩，从而与常规嵌入面相比，阻力增量大幅减小。阻力和侧向力的相对大小由嵌入式操纵面的后掠角决定，两者比例为后掠角的余切关系。进行航向控制时，可打开相应的一片或多片嵌入式操纵面，实现航向控制；不需要进行航向控制时，关闭操纵面，操纵面表面与飞翼布局外形光滑过渡，以提高隐身性能。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：与常规偏航操纵面相比，嵌入式操纵面主要通过操纵面的侧向力和阻力共同作用产生偏航力矩，通过产生侧向力代替阻力形成偏航力矩，减小了偏航控制时的阻力增量，提高了飞机的综合性能。翼下嵌入式操纵面在全迎角范围内可实现航向控制。当嵌入式操纵面后掠角与机翼前缘或后缘平行时可提高飞机隐身性能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是翼上嵌入式操纵面打开/关闭时飞翼布局偏航力矩系数对比；

图2是翼下嵌入式操纵面打开/关闭时飞翼布局偏航力矩系数对比；

图3是翼下嵌入式操纵面打开时全机气动力阻力系数；

图4是翼下嵌入式操纵面打开时全机气动力偏航力矩系数。

具体实施方式

本发明的嵌入式操纵面分别布置在翼上和翼下各一组，共四片，其位置上下相同，左右对称，其后掠角范围为47°，与后缘平行，位于焦点之后，展向力臂和弦向力臂长度相当。嵌入式操纵面前缘与安装在机翼表面的舵机相连接，通过舵机的转动可控制操纵面的打开角度。

单侧嵌入式操纵面打开，当需要正偏航力矩时，可打开左侧翼上或翼下嵌入式操纵面，进行航向控制；偏航力矩的大小，可通过打开角度的大小控制。

如图1所示，当Ma=0.9、β=5°时，翼上嵌入式操纵面打开/关闭时嵌入式操纵面上阻力和侧向力增量比较，图2是该状态下，嵌入面和全机偏航力矩系数比较。从中可以看出，当嵌入面后掠角为47°时，打开嵌入面将使嵌入面上的阻力和侧向力变化幅度相当，由阻力和侧向力产生的偏航力矩系数相当，通过阻力和侧向力的共同作用可使全机偏航力矩系数由负变正，可实现航向控制。

如图4所示，当Ma=0.9、β=5°时，不同后掠角翼上嵌入式操纵面打开时全机气动力系数比较。从中可以看出， 47°后掠角嵌入面产生的阻力增量是0°后掠角嵌入面阻力增量的65％，但由于47°后掠角嵌入面的侧向力也产生偏航力矩，因此，其产生的偏航力矩系数相对于0°后掠角嵌入面增大30％。从中可以看出，与常规嵌入面相比,该种中等后掠角嵌入面航向控制时可用更小的阻力增量产生更大的偏航力矩，从而使全机阻力增量显著减小。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面，其特征在于所述操纵面设置在机翼上，且操纵面的后掠角角度范围为40°～70°；在该后掠角范围内将使操纵面上产生与阻力同等量级的侧向力，通过侧向力产生与阻力大小量级、方向均相同的偏航力矩，可减小航向控制时的阻力增量。

2.根据权利要求1所述的一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面，其特征在于所述操纵面设置在偏航力矩参考点之后，使操纵面上的侧向力和阻力可产生方向相同的偏航力矩。

3.根据权利要求1所述的一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面，其特征在于所述操纵面设置在机翼的上表面或下表面。

4.根据权利要求3所述的一种飞翼布局航向控制的嵌入式操纵面，其特征在于所述操纵面的表面面积和操纵面的数量可调。