[发明专利]具有自适应截面和可伸缩襟翼的车辆后翼

说明书

一种可展开的车辆后翼，其在缩回或收起位置时与车身的造型表面紧密地相一致，同时在展开位置时自适应地改变其横截面以提供具有集成的格尼襟翼的高效翼型截面。另外，经由连杆提供自适应横截面变化和格尼襟翼展开，所述连杆利用主展开系统的驱动机构。

相关申请的交叉参考

本申请要求提交于2016年1月11日的美国临时申请No.62/277,045的优先权，并且其以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种可展开的车辆后翼，所述车辆后翼在操作期间自适应地优化其横截面形状，并同时延伸后缘格尼襟翼。可展开的后部空气动力学元件一般不能提供高的操作效率，因为它们的几何横截面通常受到车辆造型的限制。本发明通过在空气动力学元件展开时自动地修改其几何形状来克服该限制，从而使用简单的机械连杆来产生具有延伸的格尼襟翼的高效翼型截面。

背景技术

众所周知，安装在车辆后部上的翼截面是期望的，因为它增加了空气动力学的下压力，这最终提高了操纵性能。然而，还已知的是辅助翼增加了空气动力学阻力，并因此降低了车辆的燃料经济性和最大速度能力。因此，利用可展开的空气动力学元件变得常见，所述空气动力学元件可以缩回以实现相对较低的阻力并在需要更高的车辆动态性能时延伸。然而，大多数可展开的空气动力学元件的局限性在于，通常它们的几何横截面被迫与车辆造型相一致，这限制了效率。在翼元件的情况下，空气动力学效率指的是升力与阻力的比值，或L/D，其中升力与下压力相反，因此在车辆上表示为负数。相对于给定的阻力可以实现的负升力或下压力越高，计算的效率就越高。相反，相对于给定的下压力可以实现的阻力越低，计算的效率就越高。在使用由伯努利原理以及连续流场的性能所描述的基本流体力学定律来优化翼的横截面形状方面，航空器工业已经付出了相当多的精力。在固定翼车辆应用中，通过精细开发截面和翼展(span)形状，可实现高达4的L/D效率。然而，这些截面和形状是高度专用的，并且因此不符合道路车辆的造型形状。

在Deaver的US4558898和Murkett等人的US5678884中都描述了车辆上的固定翼应用，并清楚地示出了高效翼截面所需的专用形状。它们的截面和形状显然不符合它们所附接的车身的造型表面。Williams的US7213870描述了一种固定在车辆上的新型可调节后翼，其中该截面的弦长和迎角可以使用致动器和控制器自适应地改变。以这种方式，后翼的L/D可以在车辆操作期间自动地修改。通常理解的是，增加翼截面的弦长产生更高的下压力且对阻力影响最小，从而导致更有效的L/D，而增加翼截面的迎角产生更高的下压力但对阻力有显著影响，从而导致效率较低的L/D。应当注意，专利US4558898、US5678884和US7213870利用了目的性研发的横截面，这些横截面与其所安装到的车身的造型形状不一致，并且被永久地展开为使得在车上总是产生相关的阻力。

Schleicher等人的US4773692描述了一种可展开的后扰流器，可以使用新型机械装置将所述后扰流器在缩回位置和延伸位置之间移动，该新型机械装置产生将可展开的后扰流器或空气偏导器移动远离车身并移动到倾斜位置的双重运动。机械装置由弧形调节器和引导通道连同电动机和缆索驱动器组成。然而，空气偏导器的横截面显然不是优化的翼型形状，因为空气偏导器已经被设计成当处于其缩回位置时与车身的造型形状相一致。当展开时，空气偏导器提供的优势在于相对于其收起位置以增加的迎角定向(这是取决于必须与车身的造型形状相匹配)，使得其产生的下压力比简单的竖向平移将产生的下压力更高。然而，尽管潜在地能够产生足够的下压力，但US4773692扰流器的非翼型截面将具有非常低效的L/D，因此在展开时产生显著的阻力。