增升发电飞翼的制作方法

本公开涉及一种增升发电飞翼。

背景技术：

飞翼布局式飞行器具有气动性能优异、隐身性能优异、结构布置高效的优点，但构型的变化又给其操稳特性带来许多新问题，如纵向稳定性不好，在中等或者较大迎角飞行状态下处于流动分离区域等。流动控制技术利用流体间流体动力的相互作用，通过改变局部流动达到控制飞翼附面层分离的效果。传统的缝翼、襟翼、副翼等被动控制方式的控制效果容易受流动状态变化的影响，在非设计状态下会产生额外的附加阻力。合成射流、等离子体流动、电磁力作用等主动控制技术结构较复杂，而且还需要消耗额外的能量。因此，利用飞翼本身具有的流动结构特点，来发展有效的流动分离控制技术，进而提升航空推进系统性能，具有非常重要的研究价值。

技术实现要素：

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提出了一种增升发电飞翼。

根据本公开的一个方面，一种增升发电飞翼，包括：

主翼，包括主翼进气孔，位于主翼的前缘压力面，以及主翼排气孔，位于主翼的尾缘吸力面；

活塞和直线发电机，活塞通过连杆驱动直线发电机发电；

引气管，将高压气流从主翼进气孔引入，来推动活塞运动；以及

排气管，包括孔槽，通过孔槽将高压气流从主翼排气孔排出。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：

稀土永磁体，配置在主翼的内壁上，以及配置在排气管的外壁面上，用于向活塞提供吸力。

根据本公开的至少一个实施方式，活塞采用金属磁性材料制成，受到稀土永磁体的吸力。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：

线性弹簧，配置在排气管的外壁面上，并且配置在活塞与直线发电机之间，用于向活塞提供推力。

根据本公开的至少一个实施方式，活塞受到的作用力包括：

主翼的前缘压力面气流与尾缘吸力面气流的压差力F1；

稀土永磁体的吸力F2；

线性弹簧的推力F3；以及

直线发电机的负载力F4；

其中F2、F3和F4的方向一致，F1与F2、F3和F4的方向相反。

根据本公开的至少一个实施方式，

当增升发电飞翼在设定的速度和攻角下飞行时，F1<F2+F3+F4，此时活塞静止不动；

当增升发电飞翼以大攻角飞行时，F1>F2+F3+F4，此时活塞向直线发电机所在的方向运动；以及

当F1减小，且F1<F2+F3+F4时，活塞向与直线发电机所在的方向相反的方向运动。

根据本公开的至少一个实施方式，活塞做往复直线运动，从而驱动直线发电机发电。

根据本公开的至少一个实施方式，当活塞向直线发电机所在的方向运动时，一部分来自引气管的高压气流通过孔槽流入排气管，并经主翼排气孔排出，吹除尾缘吸力面的低压附面层，从而使F1减小。

根据本公开的至少一个实施方式，当活塞静止不动时，线性弹簧处于压缩状态。

根据本公开的又一方面，一种飞行器，包括如上所述的增升发电飞翼。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的至少一个实施方式的增升发电飞翼总体结构纵向剖视图。

图2是根据本公开的至少一个实施方式的主翼进气孔和排气孔的横向剖视图。

图3是根据本公开的至少一个实施方式的增升发电飞翼吹除分离附面层时的示意图。

图4是根据本公开的至少一个实施方式的增升发电飞翼无分离时的示意图。

图5是根据本公开的至少一个实施方式的增升发电飞翼的无附面层控制措施情况下大攻角分离示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

飞翼在大攻角飞行时，尾缘吸力面会产生分离流动，本公开中，增升发电飞翼可以利用少量飞翼前缘压力面的高压气流驱动非线性自激振动直线发电装置发电，并且吹除飞翼尾缘吸力面分离的气流，使得该飞翼在提高推进系统性能的同时可以达到增升减阻的效果。

在本公开的至少一个实施方式中，如图1所示，增升发电飞翼包括主翼1，以及配置在主翼1内部的引气管(例如收扩型引气管2)、活塞5、直线发电机9和排气管10。

其中，在主翼1的前缘压力面上具有主翼进气孔12，在主翼1的尾缘吸力面上具有主翼排气孔11，如图2所示，为主翼进气孔12和主翼排气孔11的横剖面示意图。

活塞5通过连杆6与直线发电机9连接。活塞5可以通过连杆6 驱动直线发电机9发电。活塞5与直线发电机9均配置在排气管10 的外壁面与主翼1的内壁面之间。

如图3所示，收扩型引气管2可以将少量主翼1前缘压力面的高压气流从主翼进气孔12引入到活塞5的左侧腔室，此时活塞5受到引入的高压气流的推动力。当该推动力逐渐增大，就可以推动活塞5向右侧(直线发电机9所在的一侧)运动。当活塞5逐渐向右侧运动时，位于排气管10外壁面上的孔槽7显露出来，则部分高压气流可以通过孔槽7进入排气管10中，并最终通过主翼1尾缘吸力面上的排气孔 11排出。

在本公开的一个可选实施方式中，排气管10外壁面上配置有稀土永磁体3，同时主翼1的内壁上配置有稀土永磁体4。稀土永磁体3 和稀土永磁体4均配置在活塞5的左侧。

在本公开的一个可选实施方式中，活塞5可以采用金属磁性材料制成，例如铁磁材料。活塞5受到分别来自稀土永磁体3和稀土永磁体4的吸力。

在本公开的一个可选实施方式中，增升发电飞翼还包括线性弹簧 8。线性弹簧8配置在排气管10的外壁面上，且位于活塞5与直线发电机9之间。当活塞5静止不动时，线性弹簧8处于压缩状态。活塞 5受到来自于线性弹簧8的推力。

在本公开的一个可选实施方式中，如上所述，活塞5受到的作用力包括：主翼1的前缘压力面气流与尾缘吸力面气流的压差力，可记为F1；稀土永磁体3和稀土永磁体4的吸力，可记为F2；以及线性弹簧8的推力，可记为F3。除此之外，还包括来自于直线发电机9的负载力，可记为F4。其中，F1的方向向右，F2、F3和F4的方向一致，均向左。

在本公开的一个可选实施方式中，当增升发电飞翼在设定的速度和攻角下飞行时，飞翼的尾缘吸力面没有分离流动出现，尾缘吸力面通常也不存在分离低压区，如图4所示。在这种情况下，增升发电飞翼的前缘压力面气流与尾缘吸力面压力气流的压差达不到驱动活塞5 运动的要求，即F1<F2+F3+F4。活塞5处于静止不动的状态。此时，飞翼前缘压力面的高压气流通过主翼进气孔12流入，并通过收扩型引气管2将气流引入活塞5的左侧腔室。但是气流受到活塞5的阻止，并不能通过孔槽7进入到排气管10。

当增升发电飞翼以大攻角飞行时，一般情况下飞翼尾缘吸力面都会产生较大的分离区，如图5所示。此时在飞翼尾缘吸力面会产生一个明显的低压区，形成低压附面层，飞翼前缘压力面气流与尾缘吸力面压力气流的压差力F1会增大。经过前期研究，通过调整稀土永磁体 3和稀土永磁体4的磁性参数，稀土永磁体3和稀土永磁体4与活塞5 的接触面积，线性弹簧8的弹性模量，以及直线发电机9的负载阻力等相关参数，可以使得在该情况下F1>F2+F3+F4。当F1>F2+F3+F4，活塞5在综合作用力的驱动下可以向右侧，即直线发电机9所在的方向运动。结合附图3所示，于是，孔槽7不再受活塞5的遮挡，活塞5 左侧的高压气流由孔槽7流入排气管10内，并进一步经过主翼1的尾缘吸力面的主翼排气孔11排出。值得一提的是，气流在排出的过程中，可以有效的将尾缘吸力面的低压附面层吹除，使飞翼达到减阻增升的效果。

进一步地，当活塞5左侧的高压气流通过孔槽7排出后，压力波以声速传递，活塞5受到的压差力F1会迅速减小，直至F1<F2+F3+F4。则活塞5又会在综合作用力的作用下向左侧，即与直线发电机9所在的方向相反的方向运动，直至返回初始的静止不动状态，并且重新遮挡住了孔槽7，关闭了前缘高压气流的排出通道。随后F1会再次逐渐增大，活塞5会重复如上的往复直线运动。活塞5的该往复直线运动可以通过连杆6驱动直线发电机9发电，使得飞翼推进系统的性能得以提升。

在本公开中，增升发电飞翼可以利用飞翼前缘压力面的高压气流将尾缘吸力面分离的低压气流吹除，对尾缘的低压附面层进行一定的控制，从而达到增升减阻的效果。同时增升发电飞翼还可以利用飞行时，在前缘压力面与尾缘吸力面自然存在的压差能量驱动非线性自激振动直线发电装置发电，从而有效降低能耗，节约能源，提高飞翼推进系统性能。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。