[发明专利]翼吊布局飞机中吊挂的整流罩结构

说明书

技术领域

本发明总的涉及飞机气动外形设计领域，更具体地涉及翼吊布局飞机中吊挂的整流罩结构，尤其是后部整流罩结构。

背景技术

飞机在飞行过程中，机翼的上表面、下表面均产生升力，一般在巡航飞行时，需要保证机翼的上、下表面均不产生气流分离。对于发动机安装于机翼下方的飞机(翼吊布局飞机)而言，机翼上表面一般没有较大的凸出部件，而机翼下表面与发动机吊挂接触，机翼下表面易受吊挂的整流罩气动面周边气流的影响。如果机翼下表面受到来自吊挂的整流罩气动面的较大的不利影响，机翼下表面气流将会易于分离，这对飞机飞行安全性和经济性都是不利的。

为方便说明，下面叙述中将吊挂的整流罩气动面简称为“吊挂”。

在翼吊布局飞机上，作为连接发动机短舱和机翼的部件，吊挂位于发动机短舱和机翼之间。吊挂整流罩的侧壁与机翼下表面接触，吊挂的气动特性，也就是其压力分布与表面气流流动形态会直接影响机翼下表面的性能，进而直接影响飞机性能。一般情况下，吊挂整流罩内部需要一定容积来布置必需的管路、线缆，这样就需要吊挂整流罩具有一定的宽度。吊挂宽度约束以及宽度约束所造成的曲率不利分布会对机翼造成不利影响。当吊挂以较大宽度向后部逐渐收缩至一点时，往往会使得吊挂表面的气流容易分离，从而诱导机翼下表面气流分离。

为了减小或消除吊挂对机翼下表面的不利影响，常常需要对吊挂后部进行局部的优化设计。许多现有飞机机型中已对吊挂整流罩进行了局部整流修形，如在吊挂与机翼相交部分增加条带形状整流罩，如Convair990。另外有些飞机机型中采用加长吊挂后部过渡长度的方案。例如波音、空客现役某些型号飞机，如B737-300、A320、A330、A340、A380，是将吊挂向后延伸一直到机翼后缘之后，并增加一种锥形整流罩形式的尾部对吊挂整流罩进行收尾。但这种形式会增加机体结构部件，增加作动机构，从而增加飞机重量，同时增加了飞机的制造成本和维护成本。

在一些现有技术中，如专利US4867394A中采用将吊挂最大宽度位置放在机翼后缘之后的方案，从而避免吊挂对飞机产生不利影响。而实际工程当中，从发动机引出的众多管路线缆等部件需要经过吊挂后部连接至机翼，即飞机对吊挂空间需求最大的位置位于机翼后缘之前。因而此种方案中吊挂最大宽度在机翼后缘，机翼后缘之后的吊挂空间均无法利用，反而增加吊挂的结构重量，增加油耗，降低飞机经济性。专利US4314681A采用在吊挂整流罩侧壁与机翼相交位置安装整流罩的方案来改善飞机气动特性。然而在贴近机翼位置安装整流罩，会缩小机翼下表面的面积，降低飞机的升力，减少飞机运载能力。若要保持相同的运载能力，则需要加大飞机飞行时的迎角，增加飞机的阻力。该方案不适合在飞机设计初期使用。专利EPO186220A2采用了修改机翼剖面形状来改善飞机安装发动机后的气动性能。然而，飞机机翼的改变将会影响飞机的众多设计参数，带来大范围的设计更改，设计人员在飞机设计中应当尽量避免机翼发生更改。如果机翼由于发动机安装、吊挂设计而改变，那么在更换新的发动机之后，机翼仍要进行更改。如果是在某系列飞机的后续机型改进中使用这一方案，将延缓飞机的适航取证进程。这是因为机翼属于飞机的主要组成部件，若对机翼进行修改，会使得若干与机翼相关的适航取证工作需要重新进行。专利US20120001022A1则是加装扰流片来改善吊挂侧壁气动性能。但是该方案加装的扰流片产生了额外的阻力，且该扰流片工作在发动机尾流中，需要使用耐受高温的材料加工，增加制造成本。扰流片所需的额外作动机构将增加飞机维护成本。该方案同样不适合在飞机设计初期使用。专利WO9517334A1采用完整的翼型作为吊挂的横截面形状来对吊挂进行设计，该方案需要吊挂横截面向机身进行偏转。该方案适合发动机与机翼之间的安装空间较大的情况。当安装空间较小时，该方案无法体现出实用价值。因为安装空间较小时，吊挂横截面几乎不存在完整的翼型，以完整的翼型表达的吊挂横截面偏转也无法实现。且该方案对飞机吊挂与机翼前缘相交位置朝向翼尖一侧的气流可能产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的各种缺陷，提出一种翼吊布局飞机中吊挂的整流罩结构设计，尤其是针对后部整流罩结构加以改进，使吊挂的后部整流罩得到足够内部空间的同时，不会在吊挂后部表面额外增加局部整流罩，使得吊挂整流罩表面气流不易产生分离，从而减小阻力、降低重量、减少发动机安装至机翼所带来的不利影响、提高飞机性能。