CN108298062A - 可自动约束的自适应襟翼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动约束的自适应襟翼，自适应襟翼通过襟翼铰点S铰接在叶片上，且自适应襟翼可绕襟翼铰点S上下摆动，自适应襟翼在襟翼铰点S处固定连接襟翼连杆，叶片内在襟翼铰点S处的后端部设有挡板，挡板一端伸出叶片表面，另一端与叶片内壁铰接，叶片内设有连通触点，连通触点通过导线依次连接电磁感应线圈、直流电源、电阻和挡板形成电磁感应线圈的自控制电路。挡板根据流动状态接通或断开自控制电路，从而通过磁感性线圈实现对自适应襟翼的自动约束。该自适应襟翼可根据翼型上表面流动分离点是否越过襟翼铰点而对自适应襟翼施加约束，以使自适应襟翼在流动分离较小时贴附壁面，而在流动分离较大时能自适应抬起以减缓流动分离。

Description

可自动约束的自适应襟翼

技术领域

本发明涉及一种自适应襟翼，尤其是一种可自动约束的自适应襟翼。

背景技术

流体流过叶片时，小攻角情况下一般为附着流动或小分离流动，此时产生的升力系数较大，阻力较小。攻角增大到一定程度后，叶片后缘上表面较易发生大的流体分离，即发生失速，导致升力下降，阻力增大。如图1（a），（b）所示。叶片失速不仅导致能量的损失，严重时还将导致事故发生。因此，减缓翼型流动分离已经成为叶片设计中的热门问题。

自适应襟翼为布置在叶片上表面，一般为中后部位置的薄片或薄板，前端铰点固定，可在叶片上表面流动分离后抬起以阻止分离进一步发展，如图2所示。当叶片上表面出现流动分离，且流动分离点越过襟翼铰点时，形成的顺时针旋转的分离涡会驱使襟翼抬起，襟翼抬起后可阻止分离后的流体进一步向上游发展，从而达到减缓流动分离的目的。由图3（a），（b）可以看出，添加自适应襟翼后，翼型分离区域，即漩涡区域有所减小。

自适应襟翼能够在流动分离点越过襟翼铰点时抑制流动分离，而当流动分离点未越过襟翼铰点时，襟翼若受其他原因抬起，将会导致更大的流动分离。而分离点未越过铰点时襟翼通常会受上表面压差的影响而抬起，因此，有必要采取相关措施在小攻角时约束其贴附壁面。

为了约束自适应襟翼在分离程度不足时贴附在壁面上，可采取弹簧、绳索等方法约束，但这也很容易导致襟翼在分离增大时抬不起来。因此，本发明将提出一种可以在流分离较小时约束襟翼贴附壁面，流动分离较大时不对襟翼约束的方法。

发明内容

本发明提出一种可自动约束的自适应襟翼，该自适应襟翼可根据翼型上表面流动分离点是否越过襟翼铰点而对自适应襟翼施加约束，以使自适应襟翼在流动分离较小时贴附壁面，而在流动分离较大时能自适应抬起以减缓流动分离。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可自动约束的自适应襟翼，包括自适应襟翼，自适应襟翼通过襟翼铰点S铰接在叶片上，且自适应襟翼可绕襟翼铰点S上下摆动，自适应襟翼在襟翼铰点S处固定连接襟翼连杆，叶片内在襟翼铰点S处的后端部设有挡板，挡板一端伸出叶片表面，另一端与叶片内壁铰接，叶片内设有对应挡板上部的连通触点，连通触点通过导线依次连接电磁感应线圈、直流电源、电阻和挡板形成电磁感应线圈的自控制电路，电磁感应线圈对应襟翼连杆下部，用于吸附襟翼连杆；所述挡板根据流动状态接通或断开自控制电路，从而通过磁感性线圈实现对自适应襟翼的自动约束。

所述挡板伸出叶片表面的长度与流动边界层厚度相当。

当流动分离程度较大，分离点越过襟翼铰点S时，所述挡板3伸出叶片表面一端处的流体从右向左流动，推动挡板靠向左边，挡板与连通触点分离，自控制电路断开，磁感应线圈磁性消失，使自适应襟翼失去此约束，可随流动分离自适应抬起以减缓流动分离。

当流动在挡板伸出叶片表面一端处从左向右流动时，推动挡板靠向右边，挡板与连通触点接触，自控制电路接通，磁感应线圈具有磁性，磁感性线圈通过吸附襟翼连杆而将自适应襟翼约束在叶片表面。

本发明的有益效果是：

1.本发明根据叶片在不同流动分离程度时襟翼铰点前方附近的流动特点，设置可识别靠近壁面的流体流动方向的挡板。当挡板受流体冲击靠向右边，表明流动分离点未越过襟翼铰点，挡板靠向左边时，流动分离点已越过襟翼铰点。

2.根据挡板的位置变化，设置了可自动接通与断开的电路，电路接通后，磁感应线圈将具有磁性。磁感性线圈通过吸附与自适应襟翼固定连接的连杆而将襟翼约束在翼型表面。

3．流动分离点未越过襟翼铰点时，襟翼受约束贴附翼型表面，不会导致更大的分离；流动分离点越过襟翼铰点时，襟翼不受约束，可随分离流抬起，并减缓流动分离。

本发明为一种具有约束的自适应襟翼，当叶片上表面处于较大流动分离时，流动分离点越过襟翼铰点时，襟翼可顺利自适应抬起以减缓流动分离；当叶片流动分离较小或未分离时，即流动分离点未越过襟翼铰点时，可约束襟翼贴附翼型壁面，防止其导致更大的流动分离。

附图说明

图1.为翼型周围流线图；

（a） 小攻角4°，（b）大攻角14°；

图2为自适应襟翼布置在叶片上表面示意图；

图3为自适应襟翼控制流动分离图；

（a） 原始翼型，（b）带有自适应襟翼的翼型；

图4为自适应襟翼铰点附近流线图；

（a）小攻角4°，（b）大攻角14°；

图5为本发明的可自动约束的自适应襟翼结构示意图；

图6为图5中A处局部放大图；

图7为流动分离点未越过襟翼铰点状态示意图；

图8为图7中A处局部放大图；

图9为流动分离点越过襟翼铰点状态示意图；

图10为图9中A处局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本发明是根据铰点前方附近处靠近壁面的流体流动方向来决定是否施加约束的。如图4（a），（b）所示，当流动分离较小时，流动分离点未越过襟翼铰点S，在襟翼铰点S前方附近的流体流动方向为从左向右。流动分离程度大时，分离点已经越过襟翼铰点S，则在襟翼铰点S前方附近会形成漩涡，因此在靠近壁面处的流体方向为从右向左。

根据上述流动特点，本发明提出了如图5，6所示的可自动约束的自适应襟翼。自适应襟翼1为一种布置于叶片上表面的薄片或薄板，前端铰点固定，可在叶片上表面流动分离后抬起以阻止分离进一步发展。自适应襟翼1通过襟翼铰点S铰接在叶片上，且自适应襟翼1可绕襟翼铰点S上下摆动，自适应襟翼1在襟翼铰点S处固定连接襟翼连杆2，叶片内在襟翼铰点S处的后端部设有挡板3，挡板3一端伸出叶片表面，另一端与叶片内壁铰接，叶片内设有对应挡板3上部的连通触点6，连通触点6通过导线依次连接电磁感应线圈4、直流电源5、电阻7和挡板3形成电磁感应线圈4的自控制电路，电磁感应线圈4对应襟翼连杆2下部，用于吸附襟翼连杆2；挡板3根据流动状态接通或断开自控制电路，从而通过磁感性线圈4实现对自适应襟翼1的自动约束。

挡板3具有导电特性，一端伸出叶片表面，受翼型表面的流体冲击而靠在左边或者右边。为了不影响叶片表面的流动，挡板伸出叶片表面的长度应非常小，与流动边界层厚度相当。

本发明的具体实施方案如下：

当流动分离程度较小，即分离点未越过襟翼铰点S时，如图7，8所示，挡板3端口处的流体从左向右流动，推动挡板靠向右边，接通电路。电路接通后，磁感应线圈4具有磁性，将会2向自己靠近。襟翼连杆2与襟翼1为固定连接，从而襟翼1将获取驱使其贴附壁面的约束。由于未施加约束时，襟翼本身在小分离情况下抬起角度不大，一般不超过10°，如图7，8中虚线位置。因此襟翼连杆2从开始被吸附到襟翼完全贴附壁面仅摆动不超过10°，这一特点有利于保证磁感应线圈与连杆2始终处于可吸附的距离范围。

当流动分离程度较大，分离点越过襟翼铰点S时，挡板3端口处的流体从右向左流动，推动挡板靠向左边，断开电路。电路断开后，磁感应线圈磁性消失，自适应襟翼失去此约束，可随流动分离自适应抬起以减缓流动分离。过程如图9，10所示。

当叶片从大攻角向小攻角过渡，流动分离由大分离向小分离过渡。流动首先在挡板3的出口处由从右向左流变化为从左向右流动。此时，电路首先处于闭合状态，磁感应线圈具有磁性，但此时襟翼尚处于较大程度抬起状态，挡板2与磁感应线圈距离较远，受磁场引力较弱。接着受上方流体影响，襟翼开始向下摆动，至图9，10中虚线位置时，磁感应线圈开始作用，进而驱使襟翼贴附翼型表面。

Claims (4)

1.一种可自动约束的自适应襟翼，包括自适应襟翼，其特征在于：所述自适应襟翼通过襟翼铰点S铰接在叶片上，且自适应襟翼可绕襟翼铰点S上下摆动，自适应襟翼在襟翼铰点S处固定连接襟翼连杆，叶片内在襟翼铰点S处的后端部设有挡板，挡板一端伸出叶片表面，另一端与叶片内壁铰接，叶片内设有对应挡板上部的连通触点，连通触点通过导线依次连接电磁感应线圈、直流电源、电阻和挡板形成电磁感应线圈的自控制电路，电磁感应线圈对应襟翼连杆下部，用于吸附襟翼连杆；所述挡板根据流动状态接通或断开自控制电路，从而通过磁感性线圈实现对自适应襟翼的自动约束。

2.根据权利要求1所述的可自动约束的自适应襟翼，其特征在于：所述挡板伸出叶片表面的长度与流动边界层厚度相当。

3.根据权利要求1所述的可自动约束的自适应襟翼，其特征在于：当流动分离程度较大，分离点越过襟翼铰点S时，所述挡板3伸出叶片表面一端处的流体从右向左流动，推动挡板靠向左边，挡板与连通触点分离，自控制电路断开，磁感应线圈磁性消失，使自适应襟翼失去此约束，可随流动分离自适应抬起以减缓流动分离。

4.根据权利要求1所述的可自动约束的自适应襟翼，其特征在于：当流动在挡板伸出叶片表面一端处从左向右流动时，推动挡板靠向右边，挡板与连通触点接触，自控制电路接通，磁感应线圈具有磁性，磁感性线圈通过吸附襟翼连杆而将自适应襟翼约束在叶片表面。