CN109625241B - 一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，翼型前缘的前方设有一条钢丝。通过钢丝对气流的干扰，使其后方气流形成小范围湍流区域，湍流区需覆盖机翼前缘的小部分范围，并且能够在短时间内再次附着于机翼表面，可以有效的减小压差阻力的影响。现有技术无法完全消解固定翼飞行器的压差阻力，而本设计通过在翼型前缘区构筑湍流的方式可以完全消除压差阻力，从而使固定翼飞行器整体阻力下降，降低耗电率，提高固定翼飞行器的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，具体涉及机翼的设计。
背景技术
固定翼飞行器在飞行过程中会受到阻力的影响，阻力大小直接影响固定翼飞行器的耗电率等经济指标，减小固定翼飞行器阻力是气动设计过程所追求的目标。
固定翼飞行器所面临的阻力共有四种：摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力。其中压差阻力形成的原因是固定翼飞行器尾流区气体转捩形成湍流，能量耗散增大，导致压能损失，静压减小，从而与前缘处层流形成压差，对机翼形成压差阻力。可以说，压差阻力形成的原因就在于翼型前后方气流状态的不同。
目前，减小压差阻力的主要方式为改进翼型的流线型，延缓气流的转捩位置。通过修改翼型的流线型，改进表面的摩擦系数，尽量将转捩区向后推，压缩翼型的湍流区域，使得翼型前后流动模式接近，减小整体的压差阻力。
现有技术已经可以有效地规避翼型的压差阻力，但是，由于机翼表面存在摩擦，这就导致了无论如何改变气动外形都无法消灭尾流区湍流的事实。通过修改气动外形表面摩擦力所能达到的高度已经没有可以继续挖掘的必要，而尾流区的湍流是压差阻力的主要原因。
发明内容
本发明所解决的技术问题：减小固定翼飞行器的压差阻力。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，翼型前缘的前方设有一条钢丝。
通过钢丝对气流的干扰，使其后方气流形成小范围湍流区域，湍流区需覆盖机翼前缘的小部分范围，并且能够在短时间内再次附着于机翼表面，可以有效的减小压差阻力的影响。
现有技术无法完全消解固定翼飞行器的压差阻力，而本设计通过在翼型前缘区构筑湍流的方式可以完全消除压差阻力，从而使固定翼飞行器整体阻力下降，降低耗电率，提高固定翼飞行器的经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为机翼横截面示意图；
图2为图1中翼型前缘11放大图；
图3为翼型前缘11处拉有钢丝20的流场软件分析模型，其飞行条件为0.5Ma，0°攻角；
图4为图3中翼型前缘处放大图；
图5为翼型前缘的前方无钢丝的流场软件分析模型，其飞行条件为0.5Ma，0°攻角；
图6为翼型前缘的前方无钢丝的静压云图；
图7为翼型前缘的前方有钢丝的静压云图；
图8为翼型前缘的前方无钢丝的湍流度云图；
图9为翼型前缘的前方有钢丝的湍流度云图。
图中符号说明：
10、翼型；11、翼型前缘；
20、钢丝。
具体实施方式
结合图1、图2，一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法：在翼型前缘11的前方设置一条钢丝20。
所述翼型10为CLARK Y翼型。
所述钢丝20的一端可以固定在飞行器的机身上，另一端固定在机翼的外侧端。或者，钢丝的两端均固定在机翼上，具体地，钢丝的一端固定在机翼的内侧端，钢丝的另一端固定在机翼的外侧端。所述机翼的内侧端，指机翼靠近机身的一端，所述机翼的外侧端，指机翼远离机身的一端。
所述钢丝20的直径视翼型厚度而定，作为一种优选，钢丝20的直径与翼型厚度有50倍以上的量差，即翼型的厚度值是钢丝直径值的50倍以上(包括50倍)。
所述钢丝20与翼型前缘11的距离也需要视具体情况来定，主要实施原则为，通过钢丝对气流的干扰，使其后方气流形成湍流区域，该湍流区域需覆盖机翼前缘，并且能够附着于机翼表面。其中，钢丝对气流的干扰，使其后方气流形成的湍流区域可以为小范围湍流区域；湍流区域需覆盖机翼前缘，指湍流区域可以覆盖机翼前缘的部分范围，而非机翼前缘的全部范围，所述部分范围可以小于机翼前缘全部范围的50％，如5％；所述湍流区域能够附着于机翼表面，具体是指，湍流区覆盖机翼前缘的部分范围，并且能够在短时间内再次附着于机翼表面，所述短时间为2秒以内，如0.5秒。
现有技术中，翼型前缘的前方无钢丝的流场软件分析模型如图5所示，而翼型前缘11处拉有钢丝20的流场软件分析模型如图3、图4所示。翼型前缘的前方无钢丝的静压云图如图6所示，翼型前缘的前方有钢丝的静压云图如图7所示。翼型前缘的前方无钢丝的湍流度云图如图8所示，翼型前缘的前方有钢丝的湍流度云图如图9所示。由上述对比可知，本设计通过在翼型前缘的前方设置钢丝的方式可以完全消除压差阻力，从而使固定翼飞行器整体阻力下降。
采用本发明所述减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，在翼型前缘形成湍流，与翼型前缘无湍流的升阻力系数比较如下表。
从表中可以看出，在翼型前缘处拉有钢丝的翼型阻力系数更小，升阻比更大，可以看出其明显降低阻力的效果。
Claims (4)
1.一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，其特征在于：机翼前缘（11）的前方设有一条钢丝（20）；钢丝（20）相对于机翼前缘（11）的距离，能够使钢丝对气流的干扰，在钢丝后方气流形成湍流区域，所述湍流区域能够覆盖机翼前缘，并且能够附着于机翼表面；
湍流区域能够覆盖机翼前缘，指湍流区域覆盖机翼前缘的部分范围，而非机翼前缘的全部范围，所述部分范围小于机翼前缘全部范围的50%；湍流区域能够附着于机翼表面，指湍流区覆盖机翼前缘的部分范围，并且能够在2秒以内再次附着于机翼表面。
2.如权利要求1所述的一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，其特征在于：钢丝（20）的直径与机翼（10）厚度有50倍以上的量差。
3.如权利要求1所述的一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，其特征在于：钢丝（20）的一端固定在机身上，另一端固定在翼型上；或者，钢丝的两端均固定在翼型上。
4.如权利要求1所述的一种减少固定翼飞行器翼型压差阻力的方法，其特征在于：所述机翼（10）为CLARK Y翼型。
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