[发明专利]一种用于飞机过失速操纵控制的翼板

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天领域，是一种用于飞机过失速操纵控制的翼板。

背景技术

现代战机大量使用制导武器，而制导武器由机载雷达提供锁定信息，因此，尽快 将对方纳入已方雷达视野或尽快逃出对方雷达视野是攻防的要素。如果飞机只能进行 常规状态下的飞行，那么无论是转弯还是爬升都需要较长时间来完成，从而不利于机 载雷达的锁定和反锁定。因此，在近距空战格斗中，迅速瞄准敌机并使自己始终处于 对手瞄准视线之外，即在有效保存自己的前提下对敌实施快速的攻击，成为现代战机 最重要的作战品质。现代战斗机在中等速度下发动机还可以保持很大剩余功率，具有 很好的加速性，因此可以在超过自身失速迎角的大迎角状态下，对飞机的姿态做出快 速的调整，从而达到瞬间改变敌我态势的目的。

战斗机迎角大大超过其失速迎角，并在低速飞行状态下仍然可以对飞机姿态进行 控制，从而迅速改变其飞行速度以及机头指向的战术机动称为″过失速机动″，也被称 为″超机动″，由赫伯斯特于20世纪80年代初首先提出。大量研究后，赫伯斯特认为， 要进行超机动，飞机必须要满足这样的一系列条件：(1)飞机在俯仰、偏航和滚转三 个通道应具有足够的操纵能力，在马赫数低到0.1、迎角达到70°时仍能保持较高的操 纵效率；(2)飞机需要采用闭环控制和先进的气动布局以便具有极好的低速、大迎角 稳定性；(3)飞机应能转得快、加减速快，即具有在很短时间内产生很大的瞬时角速 度的能力。通过这种过失速机动快速地获取改变自己姿态的优势，已经成为新一代战 机的设计目标，并且被视为第四代战斗机的特征之一。

目前，已有很多国家对超机动战机进行了研究。美国和德国合作研制了一系列的 验证机，用来验证飞机的超机动能力。这些飞机都已飞入过失速区，都具有很好的机 动性和敏捷性。例如，X-29A最大迎角达到68°，X-31A和F-18HARV已飞至70° 迎角，并完成了一些机动动作。在工程上得到应用的包括美国的第四代战机F-22、法 国的″阵风″、俄罗斯的苏-35等新式战斗机。这些战机在设计之初就非常重视过失速机 动设计，并拥有较强超机动能力，其中典型战机F-22已经达到迎角60°以上的超机动 实战能力。所以，超机动能力也必然成为我国的下一代战机必备的主要性能之一。

当战斗机迎角增大并达到或超过失速迎角时，其大后掠机翼前缘形成的脱体涡会 发生破裂，形成非定常的复杂流动，这样的流动具有一定的随机性，战斗机一旦进入 其迎角范围，常规操纵舵面的效率将会变得很低甚至失效，而且由于速度低、升力小， 从而造成战斗机在过失速机动飞行中进入尾旋并坠毁。

目前，第四代战斗机通常采用的推力矢量技术可以用发动机推力通过喷管或尾喷 流偏转产生的推力分量来替代原飞机的操纵面或增强飞机的操纵功能，对战斗机飞行 进行实时控制的技术，从而实现超机动。然而矢量推力技术不能解决失速迎角下由于 飞机机翼前缘脱体涡等旋涡破裂引起的流场非定常问题，从而也无法解决失速迎角下 飞机的横、纵向稳定性问题。所以与发动机矢量控制技术合理结合的先进气动控制技 术对我国第四代战斗机的设计有着重要的应用价值。

现代战斗机实用气动控制技术基本上可以被分为被动控制和主动控制两大类，被 动控制技术主要包括加装边界层固定转捩带、头部固定边条、背鳍或腹鳍，使用不同 的战斗机头部形状等技术，对大迎角下出现的非对称涡进行规避和抑制，或减小和消 除非对称涡变化的随机性。主动控制技术主要有在飞机前体头部吹/吸气、加装可动边 条等技术，主动控制的特点在于需要的时候可以局部输入少量能量便能获得非局部或 全局的流动变化，使飞行器性能有明显的改善；不需要时关闭，也不会影响到飞行器 的气动性能。

发明内容

为克服现有技术存在的超机动状态下操纵舵面失效、飞机过失速机动飞行情况下 的控制能力降低以及失速迎角下飞机稳定性不足的缺陷，本发明提出了一种用于飞机 过失速操纵控制的翼板。

本发明包括分离涡控制翼板转轴和分离涡控制翼板，并且该分离涡控制翼板的基 本形状为梯形。分离涡控制翼板上表面形状同所配合机翼上表面形状，分离涡控制翼 板下表面为斜平面，与机翼上表面凹面紧密配合。分离涡控制翼板后缘的斜边为波浪 形，波浪线周期总数N＝6～8。