飞机的前缘缝翼及机翼的制作方法

本发明涉及飞行器增升领域，具体地，本发明涉及一种飞机的前缘缝翼和包括这种前缘缝翼的机翼。

背景技术：

1、飞机前缘缝翼是重要的飞机升力辅助机构，其设置在飞机的机翼上，用于在起飞和降落期间增加升力。常规地，前缘缝翼由多个滑轨连接到固定翼，当飞机处于静止、滑行或巡航阶段，不需要前缘缝翼增加升力时，滑轨缩回，前缘缝翼处于关闭位置，接合到固定翼；当飞机处于起飞或降落阶段，需要前缘缝翼增加升力时，滑轨伸出，带动前缘缝翼处于打开位置，与固定翼隔开一定距离而形成缝隙，使得下翼面压强较高的气流通过该缝隙流向上翼面，增大了上翼面边界层中气流的附着能量，降低机翼上下的压强差，增大飞机的临界失速迎角，从而提高升力系数。

2、然而，当前缘缝翼处于打开位置时，在翼展方向上的流场存在差异性。当流体在前面缝翼侧端附近流过前缘缝翼时，受缝翼滑轨、缝翼侧端及固定翼的端面的影响，会产生分离涡，这使得机翼上翼面产生较大的分离区，进而影响飞机的失速特性。

3、为了解决气流分离问题，存在增加额外装置或者通过改变展向结构或布局的解决方案。增加额外装置通常选择增加涡流发生器/装置、隔离片或导流片，该解决方案能够延缓气流分离，但明显增加了飞机的结构复杂度，不利于飞机的可维修性。改变展向结构或布局一般通过改变弦长或外形来实现，然而，目前改变弦长的方法对改善缝翼滑轨对气流的不利影响的效果不明显。存在将飞机前缘缝翼构造成能够部分地旋转变形以引导气流转向的方法，这种方法能够延缓气流分离，但其改变了缝翼外表面的曲率连续性，对飞机升力系数造成了影响。在设计缝翼时，需要考虑包括前缘缝翼偏角、搭接量、缝道宽度等缝道参数，这些参数反应了前缘缝翼相对于固定翼的位置和距离，影响前缘缝翼性能。使前缘缝翼部分地旋转变形的这种方法将前缘缝翼整体地分为两段，使得缝道参数整体变化，从而优化缝翼在缝翼运行期间的气流控制性能。然而，前缘缝翼，尤其是内翼面上各处的气流流动情况不同，使得对于该处而言的最佳缝道参数也不同。整体地改变缝道参数不能使每个位置的缝道参数都最优化，因此该方法只能达成全局平衡，得到较优而非最优的气流控制效果。由此，为解决气流分离问题的飞机前缘缝翼设计还有改进空间。

4、因此，需要提出一种改进的飞机前缘缝翼，其能够解决上述现有技术中存在的问题和缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改进的飞机前缘缝翼，其能够较佳地引导气流流向，在不影响飞机升力且不明显增加结构复杂度的情况下增大飞机的失速迎角。

2、根据本发明，提供了一种飞机的前缘缝翼，其包括朝向机翼外的外型面和与外型面相反的内型面，外型面和内型面围绕形成腔体，其中，内型面包括固定板和至少一个活动板，这些活动板通过枢轴设置在固定板上，并且相对固定板具有关闭位置与打开位置，在关闭位置中，活动板与固定板平齐，在打开位置中，活动板围绕枢轴从固定板倾斜地突起，枢轴设置在活动板的位于前侧的第一边缘；该前缘缝翼还包括驱动件，驱动件使活动板进入并保持在所述打开位置。以此布置，当活动板处于打开位置时，气流的流过活动板的部分被引导改变流动方向，从而延迟气流分离。

3、根据本公开的再一方面，活动板定位成至少部分地处于前缘缝翼的气流流动分离区域中。处于气流流动分离区域中的气流需要转向以消除涡流，延迟气流分离。因此，将活动板定位在这些位置以达到最佳的作用效果。由于前缘缝翼的两个侧面处的气流分离现象最为严重，因此较佳地紧靠所述前缘缝翼的侧面设置所述活动板。当然，前缘缝翼的内型面的其他气流分离区域也可以设置活动板。

4、根据本公开的再一方面，活动板的展向宽度不超过前缘缝翼的气流流动分离区域的展向宽度，并且，活动板的弦向长度不超过前缘缝翼的弦向长度的60%。这种设置是为了达到较佳的气流控制效果。

5、根据本公开的再一方面，活动板还包括与第一边缘相反的第二边缘，当活动板处于打开位置时，第二边缘从固定板分离，所分离的距离的范围在15毫米至25毫米之间。对应地，活动板绕枢轴旋转的角度在2°到5°之间。根据每个活动板所处的气流分离区域中的气流分离情况，可以设置不同的分离距离，从而达到较佳的延缓气流分离的效果。

6、根据本公开的再一方面，在活动板和所述固定板之间还设有密封件，密封件构造成当活动板打开时密封活动板和固定板分离形成的间隙。密封件可以仅在活动板的第二边缘的长度上在活动板与固定板之间延伸，以防止流过第二边缘的气流逆流进前缘缝翼的腔体，也可以在活动板的与固定板分离的所有边缘的长度上在活动板与固定板之间延伸，以防止有气流流进前缘缝翼的腔体。

7、根据本公开的再一方面，密封件成形为手风琴状，和/或所述密封件由弹性材料制成。由此，密封件可以伸缩，使得当活动板处于关闭位置时不阻碍活动板与固定板平齐，而当活动板处于打开位置时密封活动板与固定板之间的间隙。

8、根据本公开的再一方面，驱动件包括两端分别抵靠外型面与活动板的弹簧。当活动板处于关闭位置时，弹簧受压压缩；当活动板处于打开位置时，弹簧回弹使活动板进入并保持在打开位置。

9、本发明还提出了一种飞机的机翼，该机翼包括滑轨、固定翼和根据前述变型所述的前缘缝翼，其中，滑轨连接到前缘缝翼与固定翼，使前缘缝翼相对固定翼在伸出位置与缩回位置之间运动。当滑轨带动前缘缝翼运动到缩回位置时，前缘缝翼抵靠固定翼，活动板处于关闭位置；当滑轨带动前缘缝翼运动到伸出位置时，前缘缝翼与固定翼间隔开，活动板在驱动件的作用下处于打开位置。具体地，当滑轨使前缘缝翼运动到缩回位置时，前缘缝翼的内型面连同活动板一起抵靠固定翼，固定翼以其与前缘缝翼配合的轮廓将活动板压向固定板，使得弹簧受压而压缩，活动板与固定板平齐；当滑轨使前缘缝翼运动到伸出位置时，固定翼不再压迫活动板，弹簧由此伸展而将活动板推向打开位置。

10、本发明的飞机前缘缝翼在内型面处设置活动板，其能够绕枢轴在打开位置与关闭位置之间旋转运动。当飞机处于静止、滑行或巡航阶段，前缘缝翼与机翼的固定翼接合时，活动板与主翼彼此抵靠而处于关闭位置；当飞机处于起飞或降落阶段时，前缘缝翼运动以与固定翼隔开一定距离，此时活动板受驱动件作用而处于打开位置，在内型面处凸起一斜面。处于打开位置的活动板至少部分地改变来流在内型面处的流向，具体地，针对内型面各处不同的气流流动状况来改变该处的缝道参数，使得前缘缝翼的各位置处的缝道参数都最佳，从而得到最佳的气流流动情况，有效延迟前缘缝翼处的气流分离，增加飞机的失速迎角。活动板设置在内型面而非外型面，外型面是连续表面，使得缝翼外表面的曲率连续性得以保持，不会对飞机升力造成影响；活动板的设计构造简单，也不会增加飞机的结构复杂度。

技术特征：

1.一种飞机的前缘缝翼，包括朝向机翼外的外型面和与外型面相反的内型面，所述外型面和所述内型面围绕形成腔体，其中，所述内型面包括固定板和至少一个活动板；

2.根据权利要求1所述的前缘缝翼，其特征在于，紧靠所述前缘缝翼的侧面设置所述活动板。

3.根据权利要求2所述的前缘缝翼，其特征在于，所述活动板的展向宽度不超过所述前缘缝翼的气流流动分离区域的展向宽度，并且，所述活动板的弦向长度不超过所述前缘缝翼的弦向长度的60%。

4.根据权利要求1所述的前缘缝翼，其特征在于，所述活动板还包括与所述第一边缘相反的第二边缘，当所述活动板处于打开位置时，所述第二边缘从所述固定板分离。

5.根据权利要求4所述的前缘缝翼，其特征在于，当所述活动板处于打开位置时，所述活动板的第二边缘与所述固定板所分离的距离的范围在15毫米至25毫米之间。

6.根据权利要求4或5所述的前缘缝翼，其特征在于，在所述活动板和所述固定板之间还设有密封件，所述密封件构造成当所述活动板打开时密封所述活动板和固定板分离形成的间隙。

7.根据权利要求6所述的前缘缝翼，其特征在于，所述密封件成形为手风琴状，和/或所述密封件由弹性材料制成。

8.根据权利要求1所述的前缘缝翼，其特征在于，所述驱动件包括两端分别抵靠所述外型面与所述活动板的弹簧，

9.一种飞机的机翼，所述机翼包括滑轨、固定翼和根据权利要求1至8中任一项所述的前缘缝翼，其中，所述滑轨连接到所述前缘缝翼与所述固定翼使所述前缘缝翼相对所述固定翼在伸出位置与缩回位置之间运动。

10.根据权利要求9所述的机翼，其特征在于，

技术总结
一种飞机的前缘缝翼及机翼，前缘缝翼包括朝向机翼外的外型面和与外型面相反的内型面，外型面和内型面围绕形成腔体，其中，前缘缝翼还包括：至少一个活动板，这些活动板通过枢轴设置在所述内型面的固定板上，并且相对内型面的固定板具有关闭位置与打开位置，在关闭位置中，活动板与内型面的固定板平齐，在打开位置中，活动板围绕枢轴从内型面的固定板倾斜地突起，枢轴设置在活动板的位于前侧的第一边缘；以及驱动件，驱动件使活动板进入并保持在所述打开位置。机翼包括这种前缘缝翼。这种前缘缝翼使得当活动板处于打开位置时，气流的流过活动板的部分被引导改变流动方向，从而延迟气流分离。

技术研发人员：李艳,陈梦颖,汪波
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31