[发明专利]机翼扰流板增阻微织构设计与基于CFRP材料的制造法

说明书

本发明公开了一种机翼扰流板增阻微织构设计与基于CFRP材料的制造法，属于表面织构设计与制造领域。根据机翼扰流板模型，建立流场域进行数值模拟仿真，分析翼型扰流板周围流场，确定扰流板增阻微织构的布置方位；通过翼型绕流板模型的有限元仿真，建立阻力性能识别方法，对阻力进行对比，对建有肋条的翼进行优化；最终确定尺寸和间距均为0.3mm的连续流向肋条为最优的扰流板微织构参数，能够达到在扰流板展开时增加阻力，减小升力，利于制动，在扰流板闭合时，减小阻力，减少油耗的目的。

技术领域

本发明涉及一种针对机翼扰流板的增阻微织构的设计以及基于CFRP材料的制造方法，可用于改进机翼扰流板表面的气动性能，属于表面织构设计与制造领域。

背景技术

扰流板又称减速板，为使用涡轮喷气机和涡轮风扇发动机的固定翼航空器(包括喷气式飞机和滑翔机)上常用的一种减速装置。民用客机的扰流板通常安装在两侧的机翼上，使用时，通过液压系统顶起，有效增加航空器前进的阻力并增大机翼上方的压力，达到同时减缓飞行速度和降低给行高度的目的。在制动时，除了发动机反向推力和车轮制动系统外，同时，扰流板还可以通过增加阻力将飞机重量的一部分转移到起落架上，从而帮助飞机在着陆时停止。目前，现代飞机的扰流板，如波音777、波音787、空客A380、空客A350以及C919，都是由复合材料制成的，考虑到碳纤维增强塑料(CFRP)具有耐久、轻质、高强等优良性能和广泛的应用前景，复合材料在飞机上所占比例不断上升。为了使扰流板的性能达到最佳，可以通过控制表面附近的流场来提高其性能。

扰流板一般有两种使用方法：一种时在飞行过程中升起，用来减缓速度并降低高度，或者破坏两侧机翼的升力平衡，辅助飞机转向；另一种是飞机降落滑行时，配合发动机反推，迅速降低滑行速度，缩短滑行距离。然而扰流板的使用寿命有限，一般来讲只能使用1000-3000小时。对于增加扰流板增阻率，对于零件的使用率具有重要作用。

许多研究人员从仿生学角度研究了自然界的各种微观结构、纳米结构和层次化结构，如在自然界中，荷叶的自洁功能，鲨鱼的皮肤的减阻性能等，这些都源于表面的微结构，使得流体在接触表面时很容易剥离，可以实现如减阻，增阻，自洁，降噪等功能。目前研究者从仿生学角度获得灵感从而实现了如微气泡、加热壁、振动、超疏水表面、表面纹理和复合减阻等流动控制技术。通过对微结构研究，可以有效地设计出增加扰流板增阻率的微结构。

扰流板微织构表面的设计是为了增加摩擦阻力和压差阻力，增加增阻效率。微织构具有多种形状，微织构的位置、尺寸、倾斜角、连续和分段结构以及流体的速度等因素都会影响到微织构对流体的作用。因此，在一定条件下，为提高扰流板的阻力和寿命，设计微织构表面是可行的。

目前飞机扰流板材料多采用，CFRP材料，但是CFRP是典型的难加工材料，切削时在切削力的作用下容易产生分层、劈裂等缺陷。因此采用传统的微细机加工都会对材料本身产生破坏，作用于层合板上的作用力会导致层合板的初始损伤，使纤维发生偏转而不是切断。所以在CFRP表面制造微织构异常非常困难。而在CFRP材料表面覆膜，在膜上加工微织构，能够在不破坏CFRP结构的前提下，完成飞机机翼扰流板微织构的加工。因此采用固化工艺制备微织构薄膜，并与CFRP板进行粘接，完成飞机机翼扰流板CFRP板微织构的制作工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对机翼扰流板增阻微织构的设计与基于CFRP材料的制造方法，以使飞机在扰流板工作时，能够增加阻力，减小升力，提升飞机的降落制动以及巡航状态下的姿态调整效率，减少燃油消耗。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

对飞机机翼扰流板增阻肋条微织构进行设计，其特征包括以下步骤：