一种降低飞机尾流的襟翼的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及飞机机翼，尤其是涉及一种降低飞机尾流的襟翼。
【背景技术】
[0002]飞机尾流(也称飞机尾涡、翼尖涡)，是由机翼尾缘脱落的涡层绕翼尖卷绕形成的，是机翼在产生升力的同时所伴生的固有的空气动力学现象。因此，每架民航飞机都会在机翼后方产生一对大小相等、方向相反的尾流，其能量集中，自然消散所需时间较长(对于重型机来说，一般为2分钟以上)。当后续飞机误入前面飞机的尾流区时，轻者会出现机身抖动、下沉或上仰、瞬间飞行姿态改变，重则导致飞行高度瞬间大幅度改变，甚至机身翻转等现象，如果处置不当就会发生飞行事故。尽管飞机产生的尾流会受环境气流的影响或者尾流内部的切应力，而逐渐消散，但这仍然威胁着飞行安全，导致了一些空难的发生。
[0003]为了消除因遭遇尾流而发生的航空安全隐患，国际民航组织、美国联邦航空局、英国民航管理局等制定了相应的尾流间隔标准，来避免后机进入到前机的尾流场中。这种标准的启用，在早期的作用是非常明显的，很大程度上防止了由尾流引起的事故发生。但进入21世纪以来，随着航空交通运输量的飞速增长，尾流间隔标准的引入限制了机场运力的提高，机场开始变得越来越拥挤。大量的飞机排队起飞、降落的情况已经屡见不鲜，造成巨大的能源以及时间的浪费，严重制约了航空运输业的发展。
[0004]尽管很多外界因素都可以导致旋涡的破裂，在流体力学领域，最有希望消散飞机尾流的方法是利用飞机尾流的不稳定性。从1970年左右，国外学者对Crow不稳定做出了深入研宄，发现在该不稳定性的作用下，尾流的正弦波动会放大，最终两条尾流破裂成许多涡环。但这一过程描述的是尾流的自然消散机制，其破裂所需时间较长，不适合来主动控制飞机尾流迅速消散。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供能主动消散飞机尾涡，缩短尾流间隔标准，提高民航机的飞行安全性的一种降低飞机尾流的襟翼。
[0006]本实用新型设有左侧襟翼和右侧襟翼，左侧襟翼和右侧襟翼均呈三角形，左侧襟翼和右侧襟翼的形状和大小尺寸均相同，三角形的第一条边与主机翼的后缘连接，三角形的第二条边与飞机的飞行方向(或飞机机身的轴线)平行，三角形的第三条边与飞机机身纵向垂直，第三条边的长度为主机翼长度的35%?65% ;左侧襟翼和右侧襟翼安装于主机翼靠翼尖处。
[0007]所述三角形的第一条边的对角应满足角度为80?100°。
[0008]本实用新型低尾流襟翼布局的核心在于飞机在起飞和降落过程中，能够产生一对与主涡方向相反、强度较小的小涡，与尾流一起构建出一个反向四涡系统，用以激发尾流的Rayleigh-Ludwieg不稳定性，使得尾流快速消散。
[0009]与现有的飞机襟翼相比，本实用新型具有以下技术效果:
[0010]I)本实用新型基于大量的基础实验，有着较强的工程可行性。
[0011]2)本实用新型所涉及的低尾流襟翼布局，结构简单，易于实现。
[0012]3)本实用新型从飞机机翼的气动布局着手，构建反向四涡系统，用于主动控制飞机尾流的快速消散，这与传统意义上的应对飞机尾流所采取的各项措施(例如，引入尾流间隔标准，或者规划飞机飞行路线以避开尾流区域)有着本质的区别。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。
[0014]图2为本实用新型实施例的结构组成与尾流流场示意图。
[0015]图3为图2的A-A截面图。
【具体实施方式】
[0016]为了更好的理解，下面结合附图对本实用新型进行详细的说明。
[0017]参见图1?3，本实用新型实施例设有左侧襟翼3和右侧襟翼4，左侧襟翼3和右侧襟翼4均呈三角形，左侧襟翼3和右侧襟翼4的形状和大小尺寸均相同，三角形的一条边与主机翼的后缘连接，三角形的另一条边与飞机的飞行方向平行，三角形的第三条边与飞机机身纵向垂直，第三条边的长度为主机翼长度的35%?65% ;左侧襟翼3和右侧襟翼4安装于主机翼靠翼尖处。
[0018]本实用新型的左侧襟翼3和右侧襟翼4完整展开呈现三角形，安装与主机翼I上，左侧襟翼3和右侧襟翼4的作动方式与传统的襟翼一致，左侧襟翼3和右侧襟翼4与机身9之间存在一定的距离，此间无任何突出物体。
[0019]固定于机身9中部位置处的左侧主机翼I和右侧主机翼2在飞行过程中，分别产生左侧翼尖涡5和右侧翼尖涡6，其大小相等、旋转方向相反。在左侧主机翼I后缘伸出的左侧襟翼3，产生左侧襟翼小涡7 ;在右侧主机翼2后缘伸出的右侧襟翼4，产生右侧襟翼小祸8。
[0020]与主机翼后缘连接的一条边的对角应满足角度为80?100°;第二条边与机身9轴线平行，且该边与机身9之间的空间内无襟翼机构伸出。
[0021]如图3所示，左侧翼尖涡5和右侧襟翼小涡8的旋转方向为顺时针；左侧襟翼小涡7和右侧翼尖涡6的旋转方向为逆时针，构成了本实用新型涉及的具有一定特征的反向四涡系统。
[0022]本实用新型的设计具有以下特点:
[0023]1.采用三角形的新型襟翼代替常规的四边形飞机襟翼，该三角形新型襟翼的特征为:一条边与飞机的飞行方向平行，一条边与机翼后缘相连接，第三条边与飞机机身垂直，且第三条边的长度为机翼长度的35%?65%。
[0024]2.本实用新型安装于飞机机翼左右侧靠近翼尖处，且该襟翼到飞机机身之间无其它突出结构。
[0025]3.本实用新型可绕平行于机翼后缘的枢轴旋转，可用于控制飞机的横向侧倾以及提尚飞机升力。
[0026]4.本实用新型的襟翼布局，将形成一个反向四涡系统，其特征为:
[0027]I)左侧翼尖涡5和右侧翼尖涡6强度相等，左侧襟翼小涡7和右侧襟翼小涡8强度相等，且左侧襟翼小涡7的强度为左侧翼尖涡5的10%?40% (强度用环量表征)。
[0028]2)该反向四涡系统位置上左右对称，若左侧襟翼小涡7和右侧襟翼小涡8距离为b左侧翼尖涡5和右侧翼尖涡6距离为Iv则h/bA 35%?65%。
[0029]3)左侧翼尖涡5和右侧襟翼小涡8顺时针旋转，左侧襟翼小涡7和右侧翼尖涡6逆时针旋转.
[0030]5.与美国专利US6082679相比，美国专利US6082679仅涉及到用于主动控制飞机尾流的机翼结构及其控制方法，主要用于构建同向四涡系统，实现尾流的快速消散。研宄表明，同向四涡系统在控制尾流消散方面的作用没有本实用新型涉及的反向四涡系统明显，而且同向四涡系统实现尾流消散所需的结构特征，在设计时参数选择范围狭窄，工程应用性偏弱。
[0031]6.常规的机翼布局所采用的四边形副翼和襟翼，其主要功用在于实现飞机的横向侧倾控制以及增加飞机升力，尽管在使用过程中这些结构也会产生一些旋涡，但由于设计之初没有考虑其对翼尖涡的消散作用，因而无法有效激发翼尖涡的不稳定性，实现其快速消散；而常规的飞机尾翼主要提高飞机的纵向稳定性，通常其翼展尺寸设计的相对主机翼较短，其产生的反向小涡也无法有效实现尾流的消散。
[0032]7.本实用新型能够产生具有一定特征的反向四涡系统，将有利于激发尾流的Rayleigh-Ludwig不稳定性，实现飞机尾流的快速消散。实验研宄表明，飞机尾流祸系中的Rayleigh-Ludwieg不稳定性却能较好的消散尾祸，而且具有一定的工程应用前景。具体的说，Rayleigh-Ludwig不稳定性，又称之为相交不稳定性，是在参考Crow不稳定性的基础上，在两个翼尖涡旁边的适当位置引入另外两个强度较小的涡(简称小涡)，其旋转方向与主涡相反，构成一个对称的反向四涡系统，用以触发两个翼尖涡的不稳定性。在实验条件下，由于小涡对尾流的干扰，致使尾流在第10?30个翼展内涡核迅速破裂，45个翼展内尾涡强度(用环量表征)降低40%左右；而对于未引入小涡时，在测量的45个翼展内，尾流涡核集中，无变形、破裂现象发生，尾流强度仅降低了 10%左右。通过该对比实验，说明了构建反向四祸系统激发飞机尾流的Rayleigh-Ludwig不稳定性这一方法，能有效的消散飞机尾流，具有一定的应用价值。
【主权项】
1.一种降低飞机尾流的襟翼，其特征在于设有左侧襟翼和右侧襟翼，左侧襟翼和右侧襟翼均呈三角形，左侧襟翼和右侧襟翼的形状和大小尺寸均相同，三角形的第一条边与主机翼的后缘连接，三角形的第二条边与飞机的飞行方向平行，三角形的第三条边与飞机机身纵向垂直，第三条边的长度为主机翼长度的35%?65% ;左侧襟翼和右侧襟翼安装于主机翼靠翼尖处。
2.如权利要求1所述一种降低飞机尾流的襟翼，其特征在于所述三角形的第一条边的对角的角度为80?100°。
【专利摘要】一种降低飞机尾流的襟翼，涉及飞机机翼。提供能主动消散飞机尾涡，缩短尾流间隔标准，提高民航机的飞行安全性的一种降低飞机尾流的襟翼。设有左侧襟翼和右侧襟翼，左侧襟翼和右侧襟翼均呈三角形，左侧襟翼和右侧襟翼的形状和大小尺寸均相同，三角形的第一条边与主机翼的后缘连接，三角形的第二条边与飞机的飞行方向平行，三角形的第三条边与飞机机身纵向垂直，第三条边的长度为主机翼长度的35％～65％；左侧襟翼和右侧襟翼安装于主机翼靠翼尖处。有着较强的工程可行性，结构简单，易于实现，从飞机机翼的气动布局着手，构建反向四涡系统，用于主动控制飞机尾流的快速消散。
【IPC分类】B64C23-06, B64C3-28
【公开号】CN204433042
【申请号】CN201520079236
【发明人】鲍锋, 刘锦生, 邹赫
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月4日