CN211543875U - 一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于流动控制技术领域，提出一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置。本实用新型前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置在机翼内侧前缘变弯襟翼和中、外侧前缘缝翼组合构型中，设置第一流动隔离片和第二流动隔离片。其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。本实用新型有效地克服了前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动不利干扰，推迟了上表面流动分离的发生，提高了飞机的最大升力系数。另外，本实用新型结构简单，效果显著并得到风洞试验验证。

Description

一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置

技术领域

本实用新型属于流动控制技术领域，提出一种优化航空飞行器机翼前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动，抑制和推迟该区域流动分离的装置。

背景技术

随着绿色航空对新一代飞行器设计提出的更高要求，可以减小气动噪声、优化表面流动的无缝式前缘襟翼日益得到了重视。其中，可以简化运动机构的前缘整体下垂式襟翼已经在最新的大型民用飞机内翼上开始应用；而新式的连续变弯式前缘下垂襟翼(以下称为前缘变弯襟翼)，可以进一步保持前缘外表面的连续过度，更加有利于实现层流机翼设计，因此成为当前的研究热点。

在先进高性能商用飞机设计研究的实践中，为了得到更高的最大升力系数，提出了在机翼内翼采用前缘变弯襟翼，而在外翼采用常规的前缘缝翼的新式组合构型。研究中发现，在这两种前缘襟翼的展向交界处，由于襟翼类型的不同和几何外形的不连续，会造成复杂的流动现象并在迎角增大时在该位置造成机翼上表面的流动提前分离。

对于翼吊发动机短舱的飞机，可以通过发动机挂架的设计将这两种前缘襟翼隔开，但对于非翼吊发动机的飞机，目前无法通过发动机挂架设计来改进，难以有效解决两种前缘襟翼的展向交界处的流动分离难题。

实用新型内容

本实用新型：提出了一种能够有效优化前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动，抑制和推迟该区域流动分离的装置。

本实用新型的技术方案包括：

一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其在机翼内侧前缘变弯襟翼和外侧前缘缝翼组合构型中，设置第一流动隔离片和第二流动隔离片，其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。

所述第一流动隔离片和第二流动隔离片均为刚性薄片结构。

在襟翼放下状态，所述第一流动隔离片前缘与缝翼最内侧平面密封，第一流动隔离片后缘与前缘变弯襟翼的最外侧平面密封，第一流动隔离片原理外形的上缘连接缝翼上表面后缘点和前缘变弯襟翼上表面的中部，第一流动隔离片下缘连接缝翼下表面后缘点和前缘变弯襟翼下垂后的前缘点。

所述第二流动隔离片的原理外形上缘与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面及该截面的机翼前部下表面密封，下缘呈月牙弧形。

在前缘变弯襟翼放下状态，第二流动隔离片原理外形的前部与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面密封，上缘与机翼下表面密封，下缘以二次曲线的形式连接前缘变弯襟翼下垂后的前缘点和该展向翼剖面的下表面30％弦向位置。

所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片通过前后两个铰接点安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，随前缘变弯襟翼的下垂一起收放。

所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片也可以固定安装在前缘变弯襟翼的外侧截面。

缝翼最内侧的前缘固定段，开启一个比第一流动隔离片宽的缝并施加相应的密封，第二流动隔离片外侧与安装在缝翼最内侧的第一流动隔离片平行接触或留有间隙，在该截面的机翼前部下表面，开启一个比第二流动隔离片宽的缝并施加相应的密封。

第一流动隔离片和第二流动隔离片也可以连接为一体结构。

第一流动隔离片和/或第二流动隔离片厚度为4～6毫米。

本实用新型的有益效果和优点在于：

本实用新型前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动优化装置通过机翼内侧前缘变弯襟翼和中、外侧前缘缝翼组合设计以及流动隔离片结构优化设计，有效地克服了前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动不利干扰，推迟了上表面流动分离的发生，提高了飞机的最大升力系数，促进了先进前缘变弯襟翼和前缘缝翼组合增升系统的实用化。另外，本实用新型装置为基于流动机理分析而提出的流动优化方法和装置,原理明确，机构简单，针对性强，效果显著并得到风洞试验验证。

附图说明

图1为本实用新型综合示意图，图中101为前缘变弯襟翼，处于下垂状态； 102为前缘缝翼，处于放下状态；103为前缘固定段；104为翼身整流段；105 为机身；106为机翼下表面；107为后缘襟翼，处于放下状态；108为来流方向。

图2为本实用新型的流动优化装置示意图，图中102为前缘缝翼；201为前缘缝翼内侧面；202为第一流动隔离片的原理外形；101为前缘变弯襟翼；104 为翼身整流段；203为前缘变弯襟翼下垂状态的下表面凹区；204为第二流动隔离片的原理外形；106为机翼下表面；103为前缘固定段，108为来流方向。

图3为本实用新型效果示意图，取自风洞试验的升力系数CL和迎角AoA 曲线，图中曲线A为安装流动优化装置的曲线，升力线线性段长，最大升力系数高；曲线B为无流动优化装置的结果，升力线提前转折，最大升力系数降低。

图4为本实用新型的实施方案一示意图，图中102为前缘缝翼；201为前缘缝翼内侧面；202为第一流动隔离片的原理外形；101为前缘变弯襟翼；104 为翼身整流段；401为第一流动隔离片整体结构外形(粗长虚线)；402为第二流动隔离片的方案一整体结构外形(粗短虚线)；403和404为两个铰链点；204 为第二流动隔离片的原理外形，108为来流方向。

图5为本实用新型的实施方案二示意图，图中101为前缘变弯襟翼；102 为前缘缝翼；103为前缘固定段；107为后缘襟翼；501为第二流动隔离片的方案二整体结构外形(粗短虚线)，108为来流方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

请参阅图1，针对前缘变弯襟翼和前缘缝翼组合的新型机翼前缘增升装置，采用CFD方法对其前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的流动细节进行机理分析，发现当地上翼面的提前分离主要是由两个展向流动分支引起的。其中，一支是沿前缘变弯下垂襟翼的下表面凹区向外翼方向的展向流动，在与前缘缝翼的交界处部分流动沿缝翼缝道翻转到上翼面；另一支是前缘缝翼最内侧的缝道气流向内翼方向的展向分量流到交界处的上翼面，两股气流的综合效应诱发了机翼上表面的流动提前分离。

本实用新型前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置利用优化的流动隔离片对交界区域流动分离进行了抑制，请参阅图2，本实用新型前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界流动优化装置包括两块流动隔离片，分别为第一流动隔离片和第二流动隔离片，根据实际需要，该两块流动隔离片也可以组合为一体结构。

其中，所述第一流动隔离片为刚性薄片结构，位于前缘变弯襟翼101和前缘缝翼102之间，顺着前缘缝翼前伸的方向布置(如图2所示)。在襟翼放下状态，第一流动隔离片原理外形的前缘与前缘缝翼内侧面201密封，第一流动隔离片后缘与前缘变弯襟翼101的最外侧平面密封，第一流动隔离片上缘连接前缘缝翼上表面后缘点和前缘变弯襟翼上表面的中部，第一流动隔离片下缘连接前缘缝翼下表面后缘点和前缘变弯襟翼下垂后的前缘点。第一流动隔离片厚度在5毫米左右，可以根据机翼尺寸和材料的不同而相应变化。所述第一流动隔离片位置和结构设计，可以有效阻挡前缘缝翼102最内侧的缝道气流向内翼方向流到交界处的上翼面，引导其较好地转向机翼上表面顺流向的下游方向。

所述第二流动隔离片位于前缘变弯襟翼101和前缘缝翼102的交界处，在机翼下表面顺流向布置(如图2所示)，在前缘变弯襟翼放下状态，第二流动优化隔离片原理外形的前部与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面密封，上缘与机翼下表面密封，下缘呈月牙弧形，以二次曲线连接前缘变弯襟翼下垂后的前缘点和该展向翼剖面的下表面30％弦向位置。所述第二流动隔离片也为刚性薄片结构，厚度在5毫米左右，可以根据机翼尺寸和材料的不同而相应变化。所述第二流动隔离片的位置和结构设计，能够有效阻挡前缘连续变弯襟翼下垂状态的下表面凹区203向外翼方向的展向流动，引导其较好的转向机翼下表面顺流向的下游方向。

本实用新型通过优化后的两个流动隔离片的结构设置，组合一起，可以有效引导前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处的气流，抑制不利流动的发展，有效推迟了分离的发生。

本实施例1，如图4所示：第一流动隔离片整体结构除了包括第一流动隔离片原理外形202自身外，还包括部分安装结构，第一流动隔离片整体结构外形401见图4中所标示的粗短线，该第一流动隔离片实际安装时，固定安装在前缘缝翼的内侧面201上，随缝翼一起收放。另外，前缘缝翼最内侧的前缘固定段，开启一个比第一流动隔离片略宽的缝并施加相应的密封；在缝翼收起状态，第一流动隔离片整体结构外形401将收入该缝内而不再抑制流动，其下缘可能会有一个微小弧段露出在机翼前缘下表面，该小弧形对流动不会产生明显的影响；也可以按照机翼下表面外形对小弧度修形，使其与机翼下表面平齐。所述第二流动隔离片整体结构除了第二流动隔离片原理外形204自身外，还包括部分安装结构，第二流动隔离片的方案一整体结构外形402如图4中所指的粗短线所示。该第二流动隔离片通过前后两个铰接点403和404安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，随前缘变弯襟翼的下垂一起收放；其外侧与安装在缝翼最内侧的第一流动隔离片平行接触或留有微小间隙(3～5毫米并可适当密封，该微小间隙对整体气流影响小，可忽略)。在该截面的机翼前部下表面，开启一个比第二流动隔离片略宽的缝并施加相应的密封；在襟翼收起状态，第二流动隔离片将收入该缝内而不再抑制流动，其下缘可能会有一个微小弧段露出在机翼前部下表面，该小弧形对流动不会产生明显的影响；也可以按照机翼下表面外形对铰链位置进行调整，使其不露出机翼下表面。

实施例2，如图5所示：第一流动隔离片同方案一，随前缘缝翼102一起收放，不再复述。而有别于第一实施例中的方案，该实施例中，第二流动隔离片采用整体固定的方式安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，不跟随前缘变弯襟翼 101的下垂收放而运动，第二流动隔离片的方案二整体结构外形501如图5中的粗短线所示。另外，第二流动隔离片外侧仍然与安装在缝翼最内侧的第一流动隔离片平行接触或留有微小间隙(3～5毫米并可适当密封)。在襟翼收起状态，第二流动隔离片的方案二整体结构外形501将保留在机翼前缘下表面，对机翼气动特性不会产生明显的影响。

本实用新型也可以根据机翼和襟翼的具体结构特点，采取其他的实施方案，对两个流动隔离片的结构、外形进行进一步改进。另外，本实用新型中的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”为基于实施例所给出的相对方位关系，其中，流向108所指方向为“飞行相反方向”，本领域普通技术人员在给出的相对方位关系基础上，根据产品结构的方位，其方位表述关系或定义可能会有所变化，但其所体现的相对方位关系仍在本实用新型所保护的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：在机翼内侧前缘变弯襟翼和中、外侧前缘缝翼组合构型中，设置第一流动隔离片和第二流动隔离片，其中，所述的第一流动隔离片，位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼之间，顺着缝翼前伸的方向布置；所述的第二流动隔离片也位于前缘变弯襟翼和前缘缝翼的交界处，在机翼下表面顺流向布置。

2.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：所述第一流动隔离片和第二流动隔离片均为刚性薄片结构。

3.根据权利要求2所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：在襟翼放下状态，所述第一流动隔离片前缘与缝翼最内侧平面密封，第一流动隔离片后缘与前缘变弯襟翼的最外侧平面密封，第一流动隔离片原理外形的上缘连接缝翼上表面后缘点和前缘变弯襟翼上表面的中部，第一流动隔离片下缘连接缝翼下表面后缘点和前缘变弯襟翼下垂后的前缘点。

4.根据权利要求3所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：所述第二流动隔离片的原理外形上缘与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面及该截面的机翼前部下表面密封，下缘呈月牙弧形。

5.根据权利要求4所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：在前缘变弯襟翼放下状态，第二流动隔离片原理外形的前部与前缘变弯襟翼下垂后的最外侧平面密封，上缘与机翼下表面密封，下缘以二次曲线的形式连接前缘变弯襟翼下垂后的前缘点和该展向翼剖面的下表面30％弦向位置。

6.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片通过前后两个铰接点安装在前缘变弯襟翼的外侧截面，随前缘变弯襟翼的下垂一起收放。

7.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：所述第一流动隔离片固定安装在前缘缝翼的内侧面上，随缝翼一起收放，第二流动隔离片固定安装在前缘变弯襟翼的外侧截面。

8.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：缝翼最内侧的前缘固定段，开启一个比第一流动隔离片宽的缝并施加相应的密封，第二流动隔离片外侧与安装在缝翼最内侧的第一流动隔离片平行接触或留有间隙，在该截面的机翼前部下表面，开启一个比第二流动隔离片宽的缝并施加相应的密封。

9.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：第一流动隔离片和第二流动隔离片连接为一体结构。

10.根据权利要求1所述的前缘变弯襟翼和前缘缝翼交界处流动优化装置，其特征在于：第一流动隔离片和/或第二流动隔离片厚度为4～6毫米。

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