CN117326050A - 一种改善后机身跨音速低频振动的导流管及具有其的飞机 - Google Patents
一种改善后机身跨音速低频振动的导流管及具有其的飞机 Download PDFInfo
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Abstract
本申请属于飞机振动设计技术领域，特别涉及一种改善后机身跨音速低频振动的导流管及具有其的飞机。导流管为空心圆管，布置在飞机后机身下表面，所述导流管的入口直径为0.1‑0.2m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.1～1.5倍，导流管从入口到出口之间各个截面的面积呈线性变化。本申请提供的飞机机身附面层的空气经过导流管后后加速从导流管出口流出，并改变了附近的局部流动，大幅度削弱了激波和膨胀波，机体低频振动的振幅降低35％左右。本申请能够有效减小后机身在跨音速下产生的振动。
Description
技术领域
本申请属于飞机振动设计技术领域，特别涉及一种改善后机身跨音速低频振动的导流管及具有其的飞机。
背景技术
现代飞机的后机身要求具有光滑流线的形状，尽量减小后机身的收缩角，后机身上表面和下表面具有较小的外形曲率，如图1所示，为典型飞机后机身剖面外形说明图，在巡航飞行状态下，设计良好的后机身一般能够保证后机身不会发生流动分离。但是有时候，出于内部设备布置的需要，后机身不得不采取具有较大曲率，收缩角度较大的外形形状，导致后机身在跨音速下产生低频振动，如图2所示，为不合理的后机身剖面外形示意图，后机身需要布置应急着陆钩，为了满足布置空间的要求，后机身不得不采用具有较大曲率的外形形状，导致后机身在跨音速下产生振动。图3是外形不合理的后机身的跨音速流动示意图，后机身下表面急剧收缩、曲率较大的位置，会产生一道激波，气流经过激波以后膨胀，产生多道膨胀波，然后气流发生分离。分离导致飞机机体产生低频振动。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种改善后机身跨音速低频振动的导流管及具有其的飞机，通过在后机身布置特殊形状的导流管，能够有效减小后机身的低频振动。
本申请第一方面提供了一种改善后机身跨音速低频振动的导流管，所述导流管为空心圆管，布置在飞机后机身下表面，所述导流管的入口直径为0.1-0.2m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.1～1.5倍，导流管从入口到出口之间各个截面的面积呈线性变化。
优选的是，所述导流管的入口直径为0.15m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.3倍。
优选的是，所述导流管的长度为0.6-0.8m。
优选的是，所述导流管的长度为0.7m。
本申请第二方面提供了一种飞机，包括如上的导流管，所述导流管设置在飞机后机身下表面，导流管的入口布置在飞机的后机身下表面产生激波的位置，导流管的出口沿飞机航向向后延伸。
优选的是，所述导流管具有多个，多个所述导流管沿飞机横向并排设置在飞机后机身下表面。
优选的是，多个所述导流管位于所述飞机后机身下表面的尾椎下方，且位于左右两个喷管之间。
本申请提供的飞机机身附面层的空气经过导流管后后加速从导流管出口流出，并改变了附近的局部流动，大幅度削弱了激波和膨胀波，机体低频振动的振幅降低35％左右。本申请能够有效减小后机身在跨音速下产生的振动。
附图说明
图1是典型飞机后机身剖面外形说明图。
图2是不合理的后机身剖面外形示意图。
图3是外形不合理的后机身的跨音速流动示意图。
图4本申请改善后机身跨音速低频振动的导流管的一优选实施例的结构示意图。
图5导流管的布置位置示意图。
图6导流管的安装位置及对附近流动的影响示意图。
其中，1-导流管，11-导流管入口，12-导流管出口，13-对称轴线，2-后机身下表面，3-尾撑，4-尾椎，5-喷管。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请第一方面提供了一种改善后机身跨音速低频振动的导流管，所述导流管为空心圆管，布置在飞机后机身下表面，所述导流管的入口直径为0.1-0.2m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.1～1.5倍，导流管从入口到出口之间各个截面的面积呈线性变化。如图4所示，导流管1的导流管入口11面积较大，导流管出口12的面积较小，从导流管入口11到导流管出口12的横截面面积呈线性递减，整个导流管1沿对称轴线13对称。
在一些可选实施方式中，所述导流管的入口直径为0.15m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.3倍。
该实施例中，通过试验及仿真分析，整个导流管的入口面积及出口面积在合适范围内，能够有效抑制飞机振动，特别是将导流管的入口直径设置为0.15m，且其设置为导流管出口面积的1.3倍。备选实施方式中，导流管入口直径也可以设置为0.12m或者0.18m等，导流管入口面积为其出口面积的1.2倍或者1.4倍。
在一些可选实施方式中，所述导流管的长度为0.6-0.8m。
该实施例中，考虑到激波产生的范围，通常将导流管长度设置为0.6-0.8m，一方面能够降低振动，另一方面不会对飞机机体外形气动产生较大影响。
在一些可选实施方式中，所述导流管的长度为0.7m。
本申请第二方面提供了一种飞机，包括如上所述的导流管，所述导流管设置在飞机后机身下表面，导流管的入口布置在飞机的后机身下表面产生激波的位置，导流管的出口沿飞机航向向后延伸。
在一些可选实施方式中，所述导流管具有多个，多个所述导流管沿飞机横向并排设置在飞机后机身下表面。
在一些可选实施方式中，多个所述导流管位于所述飞机后机身下表面的尾椎下方，且位于左右两个喷管之间。
如图5-图6所示，以左右两个导流管为例，其分别布置在机体下表面2上，且位于左右两个尾撑3之间，更具体的，其设置在左右两个喷管5之间，且靠近尾椎4。机身附面层的空气经过导流管后后加速从导流管出口流出，并改变了附近的局部流动，大幅度削弱了激波和膨胀波，机体低频振动的振幅降低35％左右。
本申请的导流管通常以固定的方式或者一体式设计的方式置于飞机机身下表面，备选实施方式中，本申请的导流管还可以按需要向飞机后机身下表面伸缩，具体的，通过驱动机构连接并驱动导流管，默认状态下，导流管置于机体内部，以保证飞机具有良好的气动外表面。在进行跨音速飞行时，通过打开飞机后机身下表面的舱盖，通过驱动机构将导流管伸出其它外，以抑制低频振动。在其它实施例中，飞机后机身下表面还可以将舱盖与导流管设置为一体，舱盖正反可用，背面光滑，反面固定连接有导流管，默认状态下，舱盖背面朝向机体外，其具有良好的气动外表面，跨音速飞行时，舱盖旋转，将具有导流管的一面朝向机体外，减弱飞机的振动。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种改善后机身跨音速低频振动的导流管，其特征在于，所述导流管为空心圆管，布置在飞机后机身下表面，所述导流管的入口直径为0.1-0.2m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.1～1.5倍，导流管从入口到出口之间各个截面的面积呈线性变化。
2.如权利要求1所述的改善后机身跨音速低频振动的导流管，其特征在于，所述导流管的入口直径为0.15m，且导流管的入口面积为其出口面积的1.3倍。
3.如权利要求1所述的改善后机身跨音速低频振动的导流管，其特征在于，所述导流管的长度为0.6-0.8m。
4.如权利要求3所述的改善后机身跨音速低频振动的导流管，其特征在于，所述导流管的长度为0.7m。
5.一种飞机，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的导流管，所述导流管设置在飞机后机身下表面，导流管的入口布置在飞机的后机身下表面产生激波的位置，导流管的出口沿飞机航向向后延伸。
6.如权利要求5所述的飞机，其特征在于，所述导流管具有多个，多个所述导流管沿飞机横向并排设置在飞机后机身下表面。
7.如权利要求6所述的飞机，其特征在于，多个所述导流管位于所述飞机后机身下表面的尾椎下方，且位于左右两个喷管之间。
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