一种具有新型气动布局的飞机机翼和使用该机翼的飞机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有新型气动布局的飞机机翼和使用该机翼的飞机。
【背景技术】
[0002]轻型或超轻型飞机不仅“亲民”，而且有广阔的应用领域。由于这类飞机造价相对较低，制作相对容易，研制周期又短，使得这类小飞机有丰富的气动外形，精巧的结构设计，比大飞机有更多新颖的技术体现。
[0003]为了获得较大的升阻比，轻型飞机通常采用大展弦比的机翼结构，这种机翼面积通常较大以使得单幅机翼的翼展较大。但这种过于细长的机翼的机械强度结构效率较低，不利于将机翼升力传递到机身，且这个薄薄的大展弦比机翼必须有较高的强度来承受巨大的升力扭矩，这使得机翼制作难度很大，寿命不长。老式的双翼飞机的结构较为简单，其通过采用上下布置的两层机翼来获得较大升力，这种双翼飞机升力较大，低空性能稳定，低速飞行效果好，容易操纵，在航测、探矿、空中摄影、空中喷洒农药等工作中应用较为普遍。但这种双翼飞机通常在上、下机翼之间加装支撑或支柱，虽然增加了机翼强度，但也极大的增大了飞行阻力，并且双翼机比单翼机多出的一对机翼也额外增加了由多出来的翼尖涡流产生的诱导阻力。
[0004]现有的采用联翼气动布局的飞机结构如图1至图3所示，其包括沿前后方向延伸的机身300，机身300上设有分别沿翼展方向延伸的上机翼段100和下机翼段200，上、下机翼段的外端翼梢相互联接并在上下竖向上重叠布置，这样虽然可以避免常规的双翼机所带来的多出一个机翼导致出现的双倍诱导阻力的问题，但这种联合机翼在使用时存在实际的问题，因为当一个机翼在竖向上小于弦长的范围内有物体时，一定会干扰机翼的流场，上述的这种上下重叠的上、下机翼段之间所形成的干扰会形成混乱的涡流，这部分混乱的涡流会抵消掉涡流所包围的机翼段，这部分机翼段不再产生有效升力，进而会减小产生有效升力的有效翼展。
[0005]在授权公告号为CN2122834U的中国实用新型专利申请说明书中公开了一种联翼飞机，该联翼飞机是在传统的双翼机的两对机翼的翼尖设置端翼，并由端翼将两层机翼的翼梢联接固定，这种联翼飞机的上、下机翼的翼尖在竖向上重叠布置，上机翼、下机翼、机身及端板整体形成双口箱型结构。端翼将上、下机翼的翼梢在竖向上错开一定距离，来降低上、下机翼段相互之间的流场干扰，同时，利用端翼减少翼尖涡产生的诱导阻力。但这种双口箱型结构的联翼布局的整体阻力较大，降低了升阻比，导致联翼的起到升力作用的有效翼展较小。并且，上述的这种双口箱型结构的联翼布局由于侧面具有较大面的竖向端板，横向稳定性较差，在遇到较大侧向气流时，容易出现侧向扰动事故。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种飞机机翼，以解决现有技术中联翼飞机气动布局的整体阻力较大导致联翼布局的有效翼展较小的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述飞机机翼的飞机。
[0007]本发明所提供的飞机机翼的技术方案是:一种飞机机翼，包括分别沿翼展方向向外延伸的上、下机翼段，所述的上机翼段的翼梢和下机翼段的翼梢沿翼弦方向错位串列固连构成联合翼梢段以使得所述的上、下机翼段可与飞机的机身形成双三角形结构，将翼弦方向定义为前后方向，位于前侧的翼梢的后缘与位于后侧的翼梢的前缘相接。
[0008]所述的联合翼梢段的沿翼展方向的外侧固连有后掠式三角形外翼，后掠式三角形外翼的翼根处的翼弦方向与所述上、下机翼段的翼梢的翼弦方向一致。
[0009]所述的联合翼梢段的沿翼展方向的外侧固连有联接端板，所述后掠式三角形外翼通过联接端板与所述联合翼梢段固连。
[0010]所述的上机翼段位于下机翼段的前方，所述上、下机翼段的机翼形状采用下述其中一种方案:
(1)所述的上、下机翼段均为等弦长的矩形翼，且上、下机翼段的弦长相等；
(2)所述的上、下机翼段均为翼根弦长大于翼梢弦长的梯形翼；
(3)所述的上、下机翼段均为翼根弦长小于翼梢弦长的梯形翼。
[0011]所述的上机翼段位于下机翼段的前方，上机翼段为用于沿翼展方向贯通布置在机身上部的贯通机翼段，贯通机翼段的沿翼展方向布置的两端翼梢即为所述上机翼段的翼梢，下机翼段包括沿所述翼展方向对应分布在所述机身两侧的两个分体机翼段，两个分体机翼段的沿翼展方向布置的外端翼梢即为所述下机翼段的翼梢，两分体机翼段的沿翼展方向布置的内端翼根用于固定联接在所述机身下部。
[0012]所述的贯通机翼段和两个分体机翼段均为等弦长的矩形翼，贯通机翼段的沿翼弦方向与两分体机翼段的内端翼根相对应的位置处与所述两分体机翼段的内端翼根的间距大于所述贯通机翼段的弦长。
[0013]本发明所提供的使用上述机翼的飞机的技术方案是:一种飞机，包括机身和固连在机身上且分别沿翼展方向向外延伸的上、下机翼段，所述的上机翼段的翼梢和下机翼段的翼梢沿翼弦方向错位串列固连构成联合翼梢段以使得所述上、下机翼段与所述机身形成双三角形结构，将翼弦方向定义为前后方向，位于前侧的翼梢的后缘与位于后侧的翼梢的前缘相接。
[0014]所述的联合翼梢段的沿翼展方向的外侧固连有后掠式三角形外翼，后掠式三角形外翼的翼根处的翼弦方向与所述上、下机翼段的翼梢的翼弦方向一致。
[0015]所述的上机翼段位于下机翼段的前方，上机翼段为用于沿翼展方向贯通布置在机身上部的贯通机翼段，贯通机翼段的沿翼展方向布置的两端翼梢即为所述上机翼段的翼梢，下机翼段包括沿所述翼展方向对应分布在所述机身两侧的两个分体机翼段，两个分体机翼段的沿翼展方向布置的外端翼梢即为所述下机翼段的翼梢，两分体机翼段的沿翼展方向布置的内端翼根用于固定联接在所述机身下部。
[0016]所述的贯通机翼段和两个分体机翼段均为等弦长的矩形翼，贯通机翼段与两分体机翼段的内端翼根在上下竖向上的间距大于所述贯通机翼段的弦长。
[0017]本发明的有益效果是:本发明所提供的飞机机翼的上机翼段的翼梢和下机翼段的翼梢沿翼弦方向错位串列固连构成联合翼梢段，这样，上、下机翼段和飞机的机身就形成双三角形结构，这种双三角形结构使得机翼整体稳定性较好，侧向气流的扰动对其影响降低，并且，由于两机翼段的翼梢沿翼弦方向错位串列固连，根据“近耦合理论”可以知道，位于前侧的翼梢会对在后翼梢所承受的气流造成有利干扰，在前的翼梢所产生的翼尖涡被在后的翼梢接续消化，上、下机翼段的两幅翼梢只产生一副翼梢的翼尖涡，进而降低诱导阻力。
[0018]进一步的，在联合翼梢段的沿翼展方向的外侧固连有后掠式三角形外翼，这种外翼可以有效吸收联合翼梢段所产生的翼尖涡，降低诱导阻力，使得这种具有翼梢串联结构即联合翼梢段的联和翼比现有的翼尖上下叠加并联的联和翼增加了产生升力作用的有效翼展，成为诱导阻力很小的高升力高强度结构，并且，这种后掠式三角形的外翼的翼根弦长较大，可以起到较大的升力贡献。
[0019]进一步的，通过联接端板将外翼与联合翼梢段固连在一起，便于进行装配和更换。
[0020]进一步的，上机翼段为沿翼展方向贯通布置在机身上部的贯通机翼段，这样可以尽量减少机身对机翼流场的影响，提高机翼产生升力的效率。
[0021]进一步的，贯通机翼段与两分体机翼段的内端翼根在上下竖向上的间距大于所述贯通机翼段的弦长，通过使两者相距设定间距，进而可以减少贯通机翼段即上机翼段的下表面和两分体机翼段即下机翼段的上表面之间的气动干扰。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术中具有联合机翼的飞机的结构示意图；
图2是图1所不飞机的俯视图；
图3是图1所不飞机的侧视图；
图4是本发明所提供的飞机的一种实施例的结构示意图；
图5是图4所不飞机的俯视图；
图6是图4所不飞机的侧视图；
图7是图4中机翼的结构示意图；
图8是图7所不机翼的俯视图；
图9是图7所不机翼的侧视图；
图10是本发明所提供的机翼的实施例2的结构示意图；
图11是图10所不机翼的俯视图；
图12是图10所示机翼的侧视图；
图13是本发明所提供的机翼的实施例3的结构示意图；
图14是图13所不机翼的俯视图；
图15是图13所示机翼的侧视图。
【具体实施方式】
[0023]如图4至图9所示，一种飞机的实施例，该实施例中飞机包括机身I，机身I上设有机翼，与现有技术中的机翼不同的是:本实施例中的机翼包括具有上、下机翼段的联合机翼和设置在联合机翼的沿