CN113734419A - 一种机翼构型及倾转旋翼机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机翼构型及倾转旋翼机，涉及倾转旋翼机技术领域，包括外段翼、外段翼框体、旋翼和中间梁，所述外段翼设置在所述外段翼框体中，所述旋翼位于所述外段翼框体的外端，所述中间梁依次穿过所述外段翼框体的一端、所述外段翼、所述外段翼框体的另一端后与所述旋翼连接，所述中间梁与所述外段翼框体转动连接，所述外段翼框体用于与机翼本体连接。本发明能够有效的降低旋翼下洗流对机翼造成的附加载荷，提高倾转旋翼机在悬停和前飞状态下的效率。同时，外段翼框体能有效避免外段翼倾倒造成的结构刚度和稳定性问题等隐患。

Description

一种机翼构型及倾转旋翼机
技术领域
本发明涉及倾转旋翼机技术领域，特别是涉及一种机翼构型及倾转旋翼机。
背景技术
倾转旋翼机同时兼顾固定翼飞机和常规直升机的优势，实现了垂直起降和高速巡航飞行的能力。在军事和民用领域均有广泛的应用前景。现有的倾转旋翼机机翼大多保持固定状态，所以在倾转旋翼机悬停和过渡飞行时，机翼受旋翼下洗流的影响，会造成严重的过载。所以减小旋翼下洗流对机翼的附加载荷是发展下一代倾转旋翼机亟需解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机翼构型及倾转旋翼机，以解决上述现有技术存在的问题，有效的降低了倾转旋翼机下洗流对机翼造成的附加载荷，提高了倾转旋翼机的效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种机翼构型，包括外段翼、外段翼框体、旋翼和中间梁，所述外段翼设置在所述外段翼框体中，所述旋翼位于所述外段翼框体的外端，所述中间梁依次穿过所述外段翼框体的一端、所述外段翼、所述外段翼框体的另一端后与所述旋翼连接，所述中间梁与所述外段翼框体转动连接，所述外段翼框体用于与机翼本体连接。
优选地，所述外段翼框体包括前缘梁、后缘梁、尖部翼肋和根部翼肋，所述前缘梁和所述后缘梁相对设置，所述尖部翼肋和所述根部翼肋相对设置，所述前缘梁、所述尖部翼肋、所述后缘梁、所述根部翼肋依次连接。
优选地，所述旋翼包括短舱和若干桨叶，若干所述桨叶均布在所述短舱的一端，各所述桨叶能够围绕所述短舱的中心线转动，所述短舱的另一端与所述中间梁连接。
优选地，所述机翼构型还包括伺服作动器，所述伺服作动器驱动所述旋翼和所述外段翼相对所述外段翼框体转动。
优选地，所述中间梁与所述外段翼框体通过轴承转动连接。
本发明还提供了一种倾转旋翼机，包括机身、机翼本体、尾翼和两个所述机翼构型，所述机翼本体设置在所述机身的背部，所述尾翼设置在所述机身的尾部，各所述机翼构型分别设置在所述机翼本体的两端。
优选地，所述尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，所述垂直尾翼与所述机身的尾部垂直设置，所述水平尾翼与所述垂直尾翼垂直设置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明能够有效的降低旋翼下洗流对机翼造成的附加载荷，提高倾转旋翼机在悬停和前飞状态下的效率。同时，外段翼框体能有效避免外段翼倾倒造成的结构刚度和稳定性问题等隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的机翼构型示意图一；
图2为本发明的机翼构型示意图二；
图3为本发明的机翼构型俯视图；
图4为本发明的机翼构型侧视图；
图5为本发明的机翼构型二维流场CFD仿真云图一；
图6为本发明的机翼构型二维流场CFD仿真云图二；
图7为现有技术的机翼构型二维流场CFD仿真云图示意图一；
图8为现有技术的机翼构型二维流场CFD仿真云图示意图二；
图9为本发明的机翼构型附加阻力曲线图；
图10为现有技术的机翼构型附加阻力曲线图；
图11为本发明的倾转旋翼机示意图；
图12为本发明的倾转旋翼机俯视图；
图13为本发明的倾转旋翼机侧视图；
其中：100-机翼构型，200-倾转旋翼机，1-外段翼，2-外段翼框体，3-旋翼，4-中间梁，5-前缘梁，6-后缘梁，7-尖部翼肋，8-根部翼肋，9-短舱，10-桨叶，11-机身，12-机翼本体，13-尾翼，14-垂直尾翼，15-水平尾翼。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种机翼构型及倾转旋翼机，以解决上述现有技术存在的问题，有效的降低了倾转旋翼机下洗流对机翼造成的附加载荷，提高了倾转旋翼机的效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图4所示：本实施例提供了一种机翼构型100，包括外段翼1、外段翼框体2、旋翼3和中间梁4，外段翼1设置在外段翼框体2中，旋翼3位于外段翼框体2的外端，中间梁4依次穿过外段翼框体2的一端、外段翼1、外段翼框体2的另一端后与旋翼3连接，中间梁4与外段翼框体2转动连接，外段翼框体2用于与机翼本体12连接，外段翼1、外段翼框体2与机翼本体12形成机翼。旋翼3与外段翼1一同绕中间梁4的轴线转动，本实施例的外段翼1随旋翼3的倾转而倾转，既能有效的降低下洗流造成的机翼的附加载荷，又能避免现有外段翼1整体倾转而对结构造成的稳定性和刚度不够等可能存在的安全隐患。本实施例在旋翼3悬停和倾转过程中，通过设计合理的倾转速度，外段翼1随旋翼3绕中间梁4旋转，保持来流和外段翼1始终有最小迎风面积，有效的降低旋翼3下洗流对机翼造成的附加载荷。本实施例能够有效的降低旋翼3下洗流对机翼造成的附加载荷，提高倾转旋翼机200在悬停和前飞状态下的效率。同时，外段翼框体2能有效避免外段翼1倾倒造成的结构刚度和稳定性问题等隐患。
具体地，本实施例中，外段翼框体2包括前缘梁5、后缘梁6、尖部翼肋7和根部翼肋8，前缘梁5和后缘梁6相对设置，尖部翼肋7和根部翼肋8相对设置，前缘梁5、尖部翼肋7、后缘梁6、根部翼肋8依次连接。
本实施例中，旋翼3包括短舱9和若干桨叶10，若干桨叶10均布在短舱9的一端，各桨叶10能够围绕短舱9的中心线转动，短舱9的另一端与中间梁4连接。
本实施例中，机翼构型100还包括伺服作动器，伺服作动器驱动旋翼3和外段翼1相对外段翼框体2转动。
本实施例中，中间梁4与外段翼框体2通过轴承转动连接。
在悬停时，外段翼1和机翼本体12保持垂直，外段翼1随旋翼3倾转做相应的旋转，始终保持旋翼3下洗流和外段翼1处于最小夹角，夹角越小，则迎风面积越小，进而所受阻力越小，则下洗流附加在机翼本体12上的向下的载荷越小，在相同的工况下，所需的拉力也就更小，达到减小整机拉力、提高效率和减轻负载的效果。当倾转旋翼机200前飞时，改变外段翼1与机翼本体12之间的夹角，保持外段翼1和机翼本体12始终保持最小的迎风面积，达到减小阻力的的效果。
为了验证本实施例的机翼构型100对降低旋翼3下洗流造成附加载荷的降阻效果，采用CFD技术对简化的二维外段翼1进行了数值仿真建模计算，从图5和图6中可以看出，局部可倾转的机翼构型100能够有效的削弱下洗流造成的机翼下翼面漩涡，能够有效的降低下洗流附加载荷。
如图5和图7所示，保持计算区域大小一致和云图的LEVEL一致，维持在-180到80，分为14个LEVEL，从图5中可以看出，相比于图7的没有倾转的机翼构型100，采用了本实施例的局部倾转的机翼构型100能够非常显著的降低旋翼3下方的涡，旋翼3下方涡造成的负压大大减小，直观上可以大幅度的降低附加载荷。
图9和图10给出了CFD计算得到的附加阻力随时间的瞬时变化曲线，时间平均后，现有技术中不可倾转的机翼构型100的阻力达到79N，而本实施例的局部可倾转的机翼构型100的阻力仅有13.75N。由计算结果可知，本实施例的外段翼1的布局可以显著的降低旋翼3下洗流附加载荷。
实施例二
如图11-图13所示：本实施例提供了一种倾转旋翼机200，包括机身11、机翼本体12、尾翼13和两个实施例一的机翼构型100，机翼本体12设置在机身11的背部，尾翼13设置在机身11的尾部，各机翼构型100分别设置在机翼本体12的两端。
本实施例中，尾翼13包括垂直尾翼14和水平尾翼15，垂直尾翼14与机身11的尾部垂直设置，水平尾翼15与垂直尾翼14垂直设置。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种机翼构型，其特征在于：包括外段翼、外段翼框体、旋翼和中间梁，所述外段翼设置在所述外段翼框体中，所述旋翼位于所述外段翼框体的外端，所述中间梁依次穿过所述外段翼框体的一端、所述外段翼、所述外段翼框体的另一端后与所述旋翼连接，所述中间梁与所述外段翼框体转动连接，所述外段翼框体用于与机翼本体连接。
2.根据权利要求1所述的机翼构型，其特征在于：所述外段翼框体包括前缘梁、后缘梁、尖部翼肋和根部翼肋，所述前缘梁和所述后缘梁相对设置，所述尖部翼肋和所述根部翼肋相对设置，所述前缘梁、所述尖部翼肋、所述后缘梁、所述根部翼肋依次连接。
3.根据权利要求1所述的机翼构型，其特征在于：所述旋翼包括短舱和若干桨叶，若干所述桨叶均布在所述短舱的一端，各所述桨叶能够围绕所述短舱的中心线转动，所述短舱的另一端与所述中间梁连接。
4.根据权利要求1所述的机翼构型，其特征在于：所述机翼构型还包括伺服作动器，所述伺服作动器驱动所述旋翼和所述外段翼相对所述外段翼框体转动。
5.根据权利要求1所述的机翼构型，其特征在于：所述中间梁与所述外段翼框体通过轴承转动连接。
6.一种倾转旋翼机，其特征在于：包括机身、机翼本体、尾翼和两个权利要求1-5任一项的所述机翼构型，所述机翼本体设置在所述机身的背部，所述尾翼设置在所述机身的尾部，各所述机翼构型分别设置在所述机翼本体的两端。
7.根据权利要求6所述的倾转旋翼机，其特征在于：所述尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，所述垂直尾翼与所述机身的尾部垂直设置，所述水平尾翼与所述垂直尾翼垂直设置。
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