一种可偏转锯齿机翼前缘设计方法与流程

本发明涉及飞机设计技术领域，尤其涉及一种可偏转锯齿机翼前缘设计方法。

背景技术：

作为高速飞机，机翼后掠角一般较大，由于机翼后掠，高速飞行时，当达到一定的迎角后，俯仰力矩易产生不稳定现象即上仰现象，进而引起飞机失控，这是由于机翼外翼失速，导致升力下降，进而引起突变的抬头力矩；其主要机理是由于后掠角加速机翼表面低能量气流附面层向翼梢聚集，针对该问题，可通过翼刀和锯齿前缘优化其气动流动特性，翼刀是安装在机翼上表面沿航向的刀状结构，可推迟上仰发生的迎角，但不能消除；而由于翼刀的存在，易导致内侧机翼先失速，外侧附面层仍向翼梢流动，进而导致机翼提前失速；锯齿前缘设计直接影响到其抑制外翼失速的效果，决定了外翼气流流动优化特性，如何获取较好的气动特性优化，又不影起前缘驱动机构复杂是其重点。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种可偏转锯齿机翼前缘设计方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种可偏转锯齿机翼前缘设计方法，可偏转锯齿机翼前缘包括锯齿段前缘、内段前缘、封严板、偏转转轴、前缘后边界及固定翼面，锯齿段前缘通过翼型第二曲线和翼型第四曲线两条截面线及机翼平面线多截面扫略形成锯齿段机翼，在通过前缘后边界切割而成；内段前缘通过翼型第一曲线和翼型第三曲线两条截面线及机翼平面线多截面扫略，形成内段机翼，在通过前缘后边界切割而成；具体设计步骤如下：

1）确定翼型曲线前缘尺寸参数及锯齿截面起始位置，并定义a-a、b-b及c-c截面；

2）在锯齿截面起始位置采用两幅翼型曲线过渡设计，将翼型第二曲线向前突出，以形成锯齿段机翼起始面，在将翼型第二曲线的上边界点、下边界点分别与翼型第三曲线的上边界点、下边界点进行桥接曲线连接，形成过渡第一曲线和过渡第二曲线；再对翼型第二曲线前段、过渡第一曲线、过渡第二曲线及翼型第三曲线后段进行光顺化处理，形成完整的翼型第二曲线作为锯齿段机翼设计基础；

3）前缘后边界包括前缘上后边界与前缘下后边界，在翼型第一曲线、翼型第四曲线上分别确定前缘上后边界连接端点及前缘下后边界连接端点，再将连接端点通过曲线连接即可，前缘后边界长度按距离翼型曲线前缘的等百分比当地弦长取值；

4）锯齿段前缘通过翼型第二曲线和翼型第四曲线两条截面线及机翼平面线多截面扫略形成锯齿段机翼，再通过前缘后边界切割而成；内段前缘通过翼型第一曲线和翼型第三曲线两条截面线及机翼平面线多截面扫略，形成内段机翼，再通过前缘后边界切割而成；

5）在a-a、b-b及c-c截面上，将与偏转转轴相交的三点定为圆心，以前缘上后边界连接端点及翼型第三曲线的上边界点为起点，分别拉制与翼型第一曲线、翼型第二曲线、翼型第三曲线相切的弧线形成封严板第一曲线、封严板第二曲线及封严板第三曲线，并将封严板第一曲线、封严板第二曲线及封严板第三曲线通过多截面扫略，并保持与机翼固定翼面相切，形成弧形封严板曲面；

6）在封严板第一曲线及封严板第三曲线内侧确定机翼前缘偏转轴线的连接端点，并将机翼前缘偏转轴线的连接端点通过曲线连接，形成偏转转轴，进而实现机翼前缘绕轴偏转，且偏转转轴始终与翼型曲线保持最小间距，即完成可偏转锯齿机翼前缘设计。

在本发明中，采用naca6族翼型曲线优化翼型第一曲线、翼型第二曲线、翼型第三曲线与翼型第四曲线。

在本发明中，翼型曲线前缘尺寸与锯齿截面起始位置值的比例为1:0.4。

在本发明中，翼型第二曲线向前突出的高度为内段前缘长度的30%。

在本发明中，偏转转轴始终与翼型曲线保持最小间距为8～12mm。

有益效果：本发明采用可偏转锯齿机翼前缘设计，不仅可获取较优的气动流动控制效果，且便于驱动机构设计；同时偏转运动设计方法简单，定位准确，运动形式简单，驱动机构简易，封严板设计尺寸定义简单，曲面形状简易，易于保证曲面质量，便于控制封严板与机翼前缘距离，确保机翼前缘偏转过程中不干涉。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例的左视图。

图2是图1中a-a处剖视图。

图3是图1中b-b处剖视图。

图4是图1中c-c处剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～4的一种可偏转锯齿机翼前缘设计方法，可偏转锯齿机翼前缘包括锯齿段前缘1、偏转后锯齿段前缘1^，、内段前缘2、偏转后内段前缘2^，、封严板3、偏转转轴4、前缘后边界5、固定翼面6，具体设计步骤如下：

1）确定翼型曲线前缘尺寸参数l为3000～4000mm及锯齿截面起始位置l1为1200～1800mm，根据锯齿抑制附面层向翼梢流动的设计目标，一般取l1/l约等于40%，以达到最佳的翼梢气流流动控制；定义a-a，b-b及c-c截面位置，采用naca6族翼型曲线优化翼型第一曲线7、翼型第二曲线9、翼型第三曲线10与翼型第四曲线14，通过naca6族翼型优化后，其前缘半径小，最大厚度位置靠后，使机翼表面尽可能保持层流流动，以减少摩擦阻力；

2）为保证锯齿段机翼与内段机翼的连续性及曲率变化，在锯齿截面起始位置采用两幅翼型曲线过渡设计，将翼型第二曲线9向前突出高度h1为120～160mm，内段前缘2长度h为350～400mm，以形成锯齿段机翼起始面，在将翼型第二曲线9的上边界点d、下边界点h与翼型第三曲线10的上边界点e、下边界点g进行桥接曲线连接，形成过渡第一曲线11和过渡第二曲线13；再对翼型第二曲线9前段、过渡第一曲线11、过渡第二曲线13及翼型第三曲线10后段进行光顺化处理，形成完整的翼型第二曲线9作为锯齿段机翼设计基础；

3）设计前缘后边界5的上边界和下边界，按距离翼型曲线前缘l的28%当地弦长取值，分别在翼型第一曲线7、翼型第四曲线14上确定前缘上后边界a点、i点及前缘下后边界c、k点，再将a到i点连接成曲线形成前缘上后边界，c到k点连接成曲线形成前缘下后边界；

4）通过翼型第二曲线9和翼型第四曲线14两条截面线及机翼平面线多截面扫略，形成锯齿段机翼，再通过前缘后边界5切割而形成锯齿段前缘1；通过翼型第一曲线7和翼型第三曲线10两条截面线及机翼平面线多截面扫略，形成内段机翼，再通过前缘后边界5切割而成内段前缘2；

5）在a-a、b-b及c-c截面上，将与偏转转轴4相交的b点、f点及j点定为圆心，以前缘上后边界a点、i点及翼型第三曲线10的上边界点e为起点，分别拉制与翼型第一曲线7、翼型第二曲线9、翼型第三曲线10相切的弧线形成3条封严板曲线，即封严板第一曲线8、封严板第二曲线12及封严板第三曲线15，并将封严板第一曲线8、封严板第二曲线12及封严板第三曲线15通过多截面扫略，并保持与机翼固定翼面6相切，形成弧形封严板3曲面；其尺寸定义简单，曲面形状简易，易于保证曲面质量，便于控制封严板3与机翼前缘的距离，确保机翼前缘偏转过程中不干涉；

6）在封严板第一曲线8及封严板第三曲线15内侧确定机翼前缘偏转轴线的b点、j点，并将b点与j点连接为曲线，形成偏转转轴4，偏转转轴4保持与翼型曲线最小的间距d为10mm，进而实现机翼前缘绕轴偏转，设计方法简单，定位准确，且运动形式简单，驱动机构简易，便于实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。