一种渐变厚度的栅格翼的制作方法

本实用新型属于飞行器部件设计领域具体涉及一种渐变厚度的栅格翼。

背景技术：

栅格翼是一种由众多薄的格壁镶嵌在边框内组成的非常规气动稳定、控制舵面，具有空间分布的自由涡系的升力面系统和多翼面系统两个基本特征。与传统单翼面相比，栅格翼具有升力面积大、失速特性好、铰链力矩小、结构强度和可靠性高、易于折叠便于运输的优点，既可以作为飞行器的气动稳定翼面，也可以作为飞行器的操纵控制舵面，具有广阔的应用前景。

然而，限制栅格翼工程应用最大的瓶颈问题是其阻力较大，栅格翼的减阻研究一直是栅格翼的研究热点。在现有的技术中，栅格翼的格壁均为等厚度设计，栅格翼的减阻研究主要采用如下两种方法，一种方法是将栅格内壁翼型做成尖前缘或采用局部或整体后掠的设计，减弱超声速来流情况下的激波阻力，但这减阻方式会增加结构加工工艺和难度，且前缘不能无限尖，减阻效果有限；另一种方法是减小栅格翼的边框和格壁厚度，通过减小迎风面的面积，来实现是栅格翼的减阻，单纯从气动角度来讲，栅格翼的格片厚度越薄，其阻力也越小，但考虑工程实际，栅格翼在实际使用时需要满足结构强度和刚度的要求，这就导致栅格翼边框和格片的厚度不可能无限取薄，实际设计时需要气动和结构两个学科相互协调。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种渐变厚度的栅格翼，用于弥补现有技术的不足，针对传统栅格翼隔壁均为等厚设计，本实用新型的栅格翼为渐变厚度结构，即外边框和栅格内壁均采用渐变厚度的设计，在满足结构强度要求的前提下，可明显降低其在亚、跨、超声速阶段的气动阻力。

本实用新型为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：

一种渐变厚度的栅格翼，包括外边框和设置在外边框内且与外边框内侧连接的栅格内壁，其特征在于所述栅格翼一端为靠近弹身的翼根，栅格翼的另一端为翼稍，所述栅格翼为翼根到翼稍由厚变薄的渐变厚度结构。

在上述技术方案中，所述栅格内壁为翼根处栅格内壁到翼稍处栅格内壁由厚变薄的渐变厚度结构。

在上述技术方案中，所述栅格内壁由构成多个格子的格片组成。

在上述技术方案中，所述翼根处栅格内壁的格片厚度为D1，翼稍处栅格内壁的格片厚度为Dn，所述Dn的数值小于D1的数值，其中下标n为翼根到翼稍的展向格子数目。

在上述技术方案中，所述翼根到翼稍之间栅格内壁的格片厚度依次为D2，D3……Dn，并且满足如下数值关系：D1>D2>…>Dn-1>Dn。

在上述技术方案中，所述外边框为翼根处外边框到翼稍处外边框由厚变薄的渐变厚度结构。

在上述技术方案中，所述外边框包括翼稍外边框、翼根外边框、连接翼稍外边框和翼根外边框的两个侧外边框。

在上述技术方案中，所述翼稍外边框的厚度小于翼根外边框的厚度。

在上述技术方案中，所述侧外边框的厚度从翼根到翼稍方向由厚变薄。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的栅格翼由于采用了渐变厚度结构，栅格翼阻力减小的同时，又因为栅格翼底部靠近弹身区域采用较厚的栅格壁，可用于承受栅格翼自身产生较大的弯炬，能够满足栅格翼在实际使用时结构强度和刚度的要求，适用于各类以栅格翼作为气动稳定、控制舵面的飞行器。

本实用新型的栅格翼加工工艺并不需要经过特殊的工艺处理步骤，其加工工艺简单，工程实用性强。

附图说明

图1为本实用新型渐变厚度栅格翼整体结构示意图。

图2为本实用新型渐变厚度栅格翼与现有等厚度栅格翼全速域范围内阻力特性对比示意图。

图3为本实用新型渐变厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图。

图4为现有等厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图。

图5为本实用新型渐变厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图。

图6为现有等厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图。

其中：1、栅格内壁，2、翼根外边框，3、翼稍外边框，4、侧外边框，5、渐变厚度的栅格翼全速域范围内阻力特性曲线，6、等厚度的栅格翼全速域范围内阻力特性曲线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型明，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种渐变厚度的栅格翼，包括外边框和设置在外边框内且与外边框内侧连接的栅格内壁，栅格翼一端为靠近弹身的翼根，栅格翼的另一端为翼稍，栅格翼为渐变厚度结构，栅格翼的厚度从翼根到翼稍逐渐变薄，即翼根的厚度大于翼稍的厚度。

栅格内壁为翼根处栅格内壁到翼稍处栅格内壁由厚变薄的渐变厚度结构，栅格翼翼根处采用较厚的栅格内壁，用于承受栅格翼自身产生的较大弯矩，栅格翼翼稍处采用较薄的栅格内壁，用于减小阻力。栅格内壁由构成多个格子的格片组成，如图1所示，该栅格翼的格子为菱形，格子的数目为2ⅹ4，翼稍栅格翼内壁的格片厚度为D4，翼根与弹身连接处的栅格内壁的格片厚度为D1，D1的大小应满足栅格翼使用时的结构强度设计要求，从翼根到翼稍之间不同位置格子的格片厚度依次为D2、D3、D4，并且满足如下数值关系：D1>D2>D3>D4。

栅格翼的外边框也采用变厚度设计，即为翼根外边框到翼稍外边框由厚变薄的渐变厚度结构。外边框包括翼稍外边框、翼根外边框和两个侧外边框，翼稍外边框的厚度小于翼稍外边框的厚度，侧外边框用于连接翼稍外边框和翼根外边框，并且侧外边框的厚度从翼根到翼稍方向由厚变薄。外边框的内侧竖直且与栅格内壁连接，外边框的外侧向内偏转一定的角度，使得翼根处外边框厚度大于翼稍处外边框厚度。

如图2所示，等厚度栅格翼为满足结构强度使用要求，所有内壁厚度均与变厚度栅格翼翼根区域的厚度一致，从对比曲线中可以看出，采用变厚度设计的栅格翼在全速域范围内阻力均明显降低，在亚声速区域，阻力降低约6.5%，跨声速区域，阻力降低约35%，超声速区域，阻力降低约26%。

如图3所示的渐变厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图，以及图4所示的现有等厚度栅格翼在跨声速来流时的仿真流场马赫数云图，通过两个图对比可看出，栅格翼采用渐变厚度结构的设计后，栅格内壁气流的壅塞得到明显改善，栅格翼前的脱体激波强度减弱，激波位置更靠近栅格翼，栅格翼尾流区域交叉斜激波干扰现象变弱。

如图5所示的渐变厚度栅格翼在超声速来流时的仿真流场马赫数云图，以及如图6所示的现有等厚度栅格翼在超声速来流时的仿真流场马赫数云图，此时格子内壁为斜激波穿透状态，通过两个图对比可看出，相比等厚度栅格翼，采用渐变厚度结构的栅格翼随着栅格内壁、外壁厚度的减小，格壁前缘产生的斜激波激波角变小，激波强度减弱，从而达到明显降低阻力的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。