专利名称：一种高升力捕涡机翼的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞行器机翼，特别是一种通过捕涡增升技术获得高升力的飞行器机翼。
目前，飞机在超音速飞行时，为获得良好的巡航性能，常采用具有锐前缘的薄机翼，但薄机翼在低速时升力小，阻力大，可操作性也差，无法适应飞机在起飞、着落等时候要求，因此需要附加增升装置，解决的途径是对机翼结构进行改造，目前常采用的机翼结构如前缘缝翼结构、褶翼结构、前缘褶翼结构、附面层吹除结构以及喷气褶翼结构等，这些结构方法主要是通过增大攻角、抑制分离流动而增加升力，其增升效果还不是很理想，1961年美国Hurley等人曾利用分离流动特征，提出捕涡增升的新途径，他们将薄机翼分成上、下两部分，当上部分机翼相对下部分机翼张开一定角度时，通过上部机翼的前缘施加强吹气，便能使分离剪切层再附，捕获旋涡，从而增加升力。Hurley的方案存在的不足是必须在一定的角度、施加吹气率高达0.4以上的强吹气才能达到捕涡增升效果，它的分离剪切层能否再附受来流条件影响很大，无法应用于工程，所以Hurley的方案一直未能得以实施。
本实用新型的目的是提供一种能有效地调整与控制分离剪切层的再附过程，仅用较少的吹气或不用吹气就能捕获旋涡的高升力捕涡机翼。
本实用新型的目的是通过以下途径达到的，它是由上下两半机翼组成，上半机翼的一端与下半机翼铰接，另一端与下半机翼的前缘吻合，上半机翼可相对下半机翼张开，其特征在于上下半机翼的张角可在8°～50°范围内调整，在下半机翼的前缘且沿机翼的截面方向设置了一个由振动源带动的振动平片或振动带，振动平片或振动带的位移振幅取值范围可在0.1mm～5mm，以二分之一整体机翼弦长为长度尺度，来流速度为速度尺度，则振动平片(带)有效工作的无量纲化频率fc／2v∞取值范围是0.5～4。上述结构的高升力捕涡机翼是这样工作的飞机在超音速飞行时，机翼上、下部分闭合，振动平片(带)关闭不工作，此时它形成一个薄机翼，且保持了原有的气动性能，当飞机处在起飞或着落状态及其它需要高升力的场合，上半机翼相对下半机翼张开一个角度，张开的角度可根据实际情况在8°～50°范围内调整，此时下半机翼上的振动平片(带)就会在振动源的驱动下施加周期性扰动，控制分离剪切层中大涡结构的发展与合并，增强混合，从而调整分离剪切层下弯角度，使之再附于上半机翼的前缘，在上下半机翼之间形成涡流，获得高升力，为了使分离剪切层能有效地再附及防止流动再次在上半机翼的背风面上分离，还可以在上半机翼的前缘设置一个吹气装置，该吹气装置所需的吹气量要比现有技术中提到的Hurley方案中所需的吹气量小的多，只需0.05～0.15就能得到高升力，除增加上述吹气装置外，还可采取在上半机翼的前缘安装可高速转动的圆柱体或设置振动平片(带)来解决分离剪切层的再附和防止流动再次在上半机翼背风面分离，其效果与吹气装置一样，能获得更大的升力。另外，当上下半机翼闭合，形成一整体机翼时，下半机翼上的振动平片(带)还可具有新的功能，即当整体机翼与来流形成大于20°的攻角时，流动在前缘分离，形成分离剪切层，利用振动源控制振动平片(带)施加周期性扰动，就可使分离剪切层再附于机翼的背风面，从而推迟失速过程、获得高升力，此时振动平片(带)有效工作的无量纲化频度范围fc／2v∞＝0.5～4，最佳值为2，位移振幅大于0.1mm。
本实用新型与现有技术相比，其积极有益的效果是通过在机翼的前缘安装了一个振动平片(带)，有效地控制了分离剪切层中大涡结构的发展，在一定范围内调整了剪切层的下弯角度，使之再附于上半机翼的前缘，在阻力仅增大5％左右的情况下，大幅度地增加了升力，其最大升力比现有普通机翼提高了4倍，对于整体机翼前缘加振动平片(带)，也能使升力增大70％，具有较强的实用价值。
本实用新型的具体结构可通过以下附图和实施例进一步给出。
图1是根据本实用新型所述的具有上下半机翼的高升力捕涡机翼的结构示意图。
图2是前缘带有圆柱体的上半机翼结构示意图。
图3是前缘带振动平片的上半机翼的结构示意图。
下面根据附图以NACA0012机翼为例对本实用新型做进一步详细描述。
参见
图1，NACA0012机翼由上半机翼1和下半机翼2两部分组成，上半机翼1的长度即可大于整个机翼弦长的一半，通过铰链铰接在下半机翼2的尾缘或接近尾缘区域，也可小于机翼整体弦长的一半，铰接在下半机翼2中部区域上，本实施例采用前者，即上半机翼1的长度为整个机翼弦长的70％，它通过铰链4铰接于下半机翼2的尾缘，在下半机翼2的前缘且沿机翼的截面方向设置了一个由1毫米厚的薄钢片制成的振动平片3，它的弦长取机翼弦长的0.2％，振动平片3由一个振动源控制工作，振动源安装在下半机翼2上，振动平片3通过铰链在两端铰接于下半机翼上，振动平片的位移振幅为1mm，上半机翼1与下半机翼2之间的张角为30°，振动平片振动时，在上下机翼之间捕获涡流，升力系数可高达4.30。为了使分离剪切层更有效地再附和防止流动再次在上半机翼背风面上分离，在上半机翼1的前缘可安装一个吹气装置5吹气，也可在上半机翼1的前缘安装一个高速转动的圆柱体6，见图2所示，圆柱体6可选择45号钢材制成，两端通过轴承或铰链与机翼固定，选择功率30W，转速400转／分以上的电机来带动圆柱体6转动。参见图3，还可在上半机翼的前缘加振动平片或振动带7，都可以同样达到高升力的效果。
另外对于整体机翼采用本实用新型所述的加振动平片获得高升力的方案，只能在攻角大于20°的前提下才能具有捕涡效果而达到高升力。
权利要求1.一种高升力捕涡机翼，它是由上半机翼(1)和下半机翼(2)组成，上半机翼(1)的一端与下半机翼(2)铰接，另一端与下半机翼(2)的前缘吻合，上半机翼(1)可相对下半机翼(2)张开，其特征在于上下半机翼的张角为8°～50°，在下半机翼的前缘且沿机翼的截面方向设置了一个由振动源带动的振动平片或振动带(3)。
2.根据权利要求1所述的高升力捕涡机翼，其特征在于上半机翼(1)的前缘设置了一个吹气装置。
3.根据权利要求1所述的高升力捕涡机翼，其特征在于上半机翼(1)的前缘且沿机翼截面方向安装了一个可高速旋转的圆柱体(6)，它的两端通过轴承或铰链固定于上半机翼(1)上。
4.根据权利要求1所述的高升力捕涡机翼，其特征在于上半机翼(1)的前缘且沿机翼截面方向设置了一个由振动源带动的振动平片或振动带(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种利用捕涡技术获得高升力的新型飞行器机翼，它主要是由上下半机翼组成，上半机翼可以相对下半机翼张开一定角度，其特征在于下半机翼的前缘设置了一个振动平片，它可以调整剪切层的下弯角度，使之再附于上半机翼的前缘，在上下半机翼之间形成涡流，仅在阻力增大5％的情况下，大幅度地增加升力，比普通机翼增升四倍，不吹气或仅用少量吹气，具有较强的实用性，可广泛用于民用、军用飞机及其它飞行器机翼。
文档编号B64C21/00GK2186706SQ9422663
公开日1995年1月4日 申请日期1994年1月24日 优先权日1994年1月24日
发明者徐诚, 黄守龙, 武晓松, 樊黎霞, 周克栋 申请人:南京理工大学