[发明专利]NASA MS(1)-0317翼型的一种单缝富勒式襟翼设计

说明书

本发明属于飞机设计技术领域，特别是涉及一种单缝富勒式襟翼设计。MS(1)‑0317翼型的襟翼在10°、20°和30°襟翼位置时，均能与主翼面形成一个收缩形的缝隙。本发明利用计算流体动力学技术(CFD)数值模拟计算了NASA MS(1)‑0317翼型的襟翼展开时在主翼面及襟翼上的气流流动情况，计算结果表明主翼面下表面的气流确实能够加速流过襟翼与主翼面之间的缝隙，并以较高的速度直接喷射到襟翼上表面上。

技术领域

本发明属于飞机设计技术领域，特别是涉及一种一种单缝富勒式襟翼设计。

现有技术

飞机在飞行中必须有向上的升力来平衡飞机自身的重量，飞机的机翼是飞行中产生向上的升力的主要部件。机翼能够产生升力是因为机翼有特殊形状的横截剖面，图1给出了某个机翼切开后的横截剖面示意图(阴影部分所示)。机翼的横截剖面形状称为翼型，目前世界上比较经典的翼型有美国国家航空航天局(NASA)在上世纪40年代至60年代发明的NACA四位数字系列翼型族和NACA五位数字系列翼型族，图2是NACA四位数字系列翼型族中的一款翼型，即NACA2412翼型。由图2可以看出：翼型一般由上表面曲率较大、下表面曲率较小的曲线构成，翼型前缘是一个光顺的圆弧、翼型后缘则通常是一个尖点、或是一个有限厚度的端点；翼型前缘与后缘的连线称为翼型的弦线，弦线是表示翼型长度及翼型俯仰角度的基准线；翼型上、下表面中点的连线称为翼型的中弧线，如果中弧线与弦线重合，则表明翼型上、下表面的曲线是对称的，翼型是对称翼型；如果中弧线与弦线不重合，则表明翼型上、下表面的曲线是不对称的，翼型是有弯度的翼型。飞机研发机构在进行飞机机翼设计时，通常沿机翼展向配置2～5个不同的二维翼型剖面，然后沿展向将不同的翼型剖面进行线性拟合构成机翼的三维曲面。

在飞机的起飞和着陆阶段，飞机的起飞速度和着陆速度通常比正常巡航速度要小很多，由于飞行速度低，因此机翼上产生的升力也相对小。为了平衡飞机自身的重量，飞机在起飞和着陆阶段需要使用增升装置来增加机翼的升力。目前，飞机上最常用的增升装置就是机翼的襟翼，机翼的襟翼通常可分为机翼前缘襟翼和机翼后缘襟翼两种形式，而机翼后缘襟翼则是襟翼增升的最主要形式。机翼后缘襟翼就是将机翼靠近后缘部分的翼面沿机翼展向分割为可活动的单独小翼面。飞机在巡航飞行时不使用襟翼，此时襟翼仍紧贴在机翼的后部，这样就仍能保持一个完整的机翼外形。飞机在起飞和着陆阶段需要使用襟翼来增加升力，此时机翼后缘襟翼在运动机构的操纵下向后运动并同时向下偏转。飞机机翼的后缘襟翼也有多种形式，图3～图5分别给出了3种典型的二维翼型后缘襟翼形式，即：(1)简单襟翼—襟翼展开时不向后做平移运动，只是简单地绕旋转轴向下偏转；(2)单缝襟翼—襟翼展开时略微向后做平移运动，同时绕旋转轴向下偏转，因此襟翼与前面的主翼面之间形成了一道可允许气流穿过的缝隙；(3)单缝富勒式襟翼—襟翼展开时向后做较大的平移运动，同时绕旋转轴向下偏转，因此襟翼展开后显著地增加了翼型的有效弦长，并且襟翼与前面的主翼面之间也形成了一道可允许气流穿过的缝隙。

本发明在运12F飞机的机翼设计中，机翼内段的翼型采用了NASA MS(1)-0317翼型，该翼型是美国国家航空航天局(NASA)的兰利研究中心在1980年研制的一种适用于通用飞机的、中等飞行速度(300～500km/h)的高升力翼型。根据美国NASA发布的研究报告“NASA-TP-1786”中的数据，如果定义NASA MS(1)-0317翼型的弦长为1000，则该翼型剖面的坐标数据如表1所示，翼型的剖面形状如图6所示。

表1 MS(1)-0317翼型数据

发明的目的