CN111017198A - 一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，包括舱体、真空泵、环境温控系统，所述的真空泵、环境温控系统设置在所述的舱体内，所述的环境温控系统与所述的真空泵连接，本发明能够在高空极低温环境，高速飞行翼面较低压条件下完成对混合层流翼面气流的抽吸作用，从而创造并维持验证段吸气区域负压，在高雷诺数试验条件下在混合层流验证段上表面形成并维持大范围的混合层流区域，从而实现大大降低飞行摩擦阻力，提高飞行经济性的目标。

Description

一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱
技术领域
本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱。
背景技术
飞机在飞行过程中受到的阻力很大程度来自于气流与飞机表面的摩擦阻力。对飞机机翼进行层流化设计对改善飞机飞行经济性以降低成本具有重要意义。混合层流技术(HLFC)通过在飞机机翼表面进行流动控制，改变飞机翼面气流速度型，扩大翼面层流区范围，进而减小飞行摩擦阻力，提高飞机飞行经济性。在高空高速低温的飞行条件下，机翼表面的混合层流控制装置通过对混合层流机翼头部吸气区域气流抽吸改变气流速度型，进而扩大机翼表面层流区域范围，降低飞行阻力。
发明内容
本发明的目的：提出一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，以实现机翼表面的混合层流控制，进而降低摩擦阻力，提高飞机性能。
本发明的技术方案：
一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，包括舱体、真空泵、环境温控系统，所述的真空泵、环境温控系统设置在所述的舱体内，所述的环境温控系统与所述的真空泵连接。
所述的舱体为流线型舱体。
所述的环境温控系统包括控制器、温度传感器、气流内循环风扇、电热丝，所述的控制器分别与温度传感器、气流内循环风扇、电热丝连接。
所述的舱体通过吊舱挂架连接段吊挂于机翼下方。
所述的真空泵上设置有进气管和排气管，进气管与机翼相连，排气管与外部大气相通。
所述的真空泵上的进气管和排气管与舱体连接部位设置有密封装置。
所述的舱体上设置有机载供电插座。
所述的舱体壁面为两层，所述的两层壁面之间设置有隔热层。
所述的舱体内部设置有通信输出装置，所述的通信输出装置与控制器连接。
本发明的有益效果：本发明能够在高空极低温环境，高速飞行翼面较低压条件下完成对混合层流翼面气流的抽吸作用，从而创造并维持验证段吸气区域负压，在高雷诺数试验条件下在混合层流验证段上表面形成并维持大范围的混合层流区域。从而实现大大降低飞行摩擦阻力，提高飞行经济性的目标。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2环境温控系统工作原理示意图；
图中标识：1、舱体，2、真空泵，3、控制器，4、温度传感器，5、气流内循环风扇，6、电热丝，7、进气管，8、排气管，9、机载供电插座，10、通信输出装置。
具体实施方式
本发明是用于高空高雷诺数飞行混合层流飞机的流动控制装置，主要有真空泵2、环境温控系统和管路组成。其中真空泵2是抽吸动力设备，对机翼表面的附面层区域通过腔体和管路抽吸，并排到外界大气中；环境温控系统是为真空泵2创造合适的工作环境，保证真空泵2能在高空低温环境中正常工作；通过管路将所连接翼段吸气腔体内的气体抽吸排出，管路是连接翼段腔体、真空泵2和排气口的气流管道。
全系统装于经过减阻设计的流线型吊舱中，通过翼吊的方式吊挂在机翼下方，吊舱与机翼连接段剖面为经过减阻设计的翼型剖面。翼型附面层气流经连接段吸入流动控制吊舱中，再经排气管8由吊舱尾部排除，实现机翼表面的流动控制作用。
下面结合附图对本发明作进一步的介绍，本发明所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，包括舱体1、真空泵2、环境温控系统，所述的真空泵2、环境温控系统设置在所述的舱体1内，所述的环境温控系统与所述的真空泵2连接。
a真空泵2
包括泵体、进气管7和排气管8，泵体安装并固定在舱体1上，进气管7通过舱体1上的开口与舱体1内部管道相连，排气管8通过舱体1上的开口连通到外部环境，进气管7和排气管8与舱体1开口之间均进行密封设计，泵体运行时抽吸的空气直接通过排气管8排出到外部环境。见上图的抽吸气流流路。
b舱体1
舱体1的作用是：容纳并固定真空泵2和温控设备，并提供电源插口为其供电(电源来自机载发电机)，同时舱体1进行密封和保温设计，舱体1壁面为夹心设计，中间安装隔热层。
舱体1壁面上留有电源插口、真空泵2进气管7和排气管8的开口，均进行密封处理。舱体1内部形成一个恒温腔室。
c气流管路
气流管路由多个管线和一个总管接头组成，总管接头与真空泵2的进气管相连，管线分别与位于机翼表面的开孔相连，机翼表面的附面层通过管线被抽吸到进气管7中，并通过真空泵2排气管8流出到外界环境中。
d环境温控系统
环境温控系统包括电热丝6、温度传感器4、气流内循环风扇5和控制器3，用来控制舱体1内部的空气温度位于合适的范围之内，保证真空泵2正常工作，见图1中的腔内循环气流流路。控制器3还可以收集真空泵2的状态和温度数据，并可以通过通信接口将数据传送到机载设备上。
所述的舱体1上设置有机载供电插座9。
本发明的工作原理：
a流动控制系统工作原理
如图1所示，机载设备供电，真空泵2工作，通过气流管路对机翼表面的附面层进行抽吸，并通过排气管8将空气排出，从而保证机翼表面的流动能量，对流动状态进行控制。
b真空泵2工作环境控制原理
真空泵2需要在0～8000m的高度范围内工作，通过对气压、温度和湿度等环境因素的分析，在高空工作时的低温会超出真空泵2的工作温度范围(+5至+40℃)，需要对环境温度进行控制，从而保证真空泵可以正常工作。
如图2所示，舱体1通过隔离外部寒冷空气阻止内部热量散发，达到保温效果，可为真空泵2提供稳定的工作温度环境，环境温控系统则由控制器3、热电偶温度传感器、电热丝6以及热气流循环风扇5组成，电源适配器为控制系统和真空泵2提供工作所需的电力。环境温控系统是一个闭环控制系统，控制器3实时采集热电偶温度传感器数据监测恒温腔室内的温度，由控制器3根据实时温度计算电热丝6加热控制信号控制律和热气流循环风扇5风速控制律信号，实时调整电热丝6加热功率和热气流循环风扇5风速，使恒温腔室始终保持在程序设定的温度范围内。实时动态的控制和平滑的系统输出功率变化能在满足恒温需求的情况下最大程度降低电力消耗。

Claims (9)

1.一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：包括舱体(1)、真空泵(2)、环境温控系统，所述的真空泵(2)、环境温控系统设置在所述的舱体(1)内，所述的环境温控系统与所述的真空泵(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的舱体(1)为流线型舱体。
3.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的环境温控系统包括控制器(3)、温度传感器(4)、气流内循环风扇(5)、电热丝(6)，所述的控制器(3)分别与温度传感器(4)、气流内循环风扇(5)、电热丝(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的舱体(1)通过吊舱挂架连接段吊挂于机翼下方。
5.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的真空泵(2)上设置有进气管(7)和排气管(8)，进气管(7)与机翼相连，排气管(8)与外部大气相通。
6.根据权利要求5所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的真空泵(2)上的进气管(7)和排气管(8)与舱体(1)连接部位设置有密封装置。
7.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的舱体(1)上设置有机载供电插座(9)。
8.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的舱体(1)壁面为两层，所述的两层壁面之间设置有隔热层。
9.根据权利要求1所述的一种用于高空飞行飞机机翼混合层流流动控制的吊舱，其特征在于：所述的舱体(1)内部设置有通信输出装置(10)，所述的通信输出装置(10)与控制器(3)连接。
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