[发明专利]一种机翼翼尖涡流动控制方法

说明书

一种机翼翼尖涡流动控制方法，采用在翼梢前缘开进气孔，气流从翼梢前缘的进气孔进入，在机翼内设置的导管引导下自翼梢端面开的出气孔流出，以达到耗散减弱翼尖涡的效果，翼尖涡是当机翼产生正升力时，机翼下翼面压力大于上翼面，下翼面的气流将绕过翼梢流向上翼面，这样使得上下翼面的气流在后缘处具有不同的流向，进而形成翼尖涡，本控制方法中出气孔流出的气体初始方向沿机翼展向向外，可有效地阻止下翼面的气流流向上表面，阻碍翼尖涡的形成，进而提升全机的气动特性，不需要引入额外的吹气装置，相比其他控制方法降低了结构重量。

技术领域

本发明涉及飞行设计技术领域，尤其涉及一种机翼翼尖涡流动控制方法。

背景技术

飞机在前飞过程中，在左右两翼尖的后方会拖出很强的翼尖旋涡，这一对很强的翼尖旋涡将对周围流场起到强烈的速度诱导作用，且翼尖旋涡的强度正比于飞机的重量。翼尖涡对飞机主要会带来两方面影响：一是翼尖涡会增加全机的阻力，翼尖涡是飞机诱导阻力的重要来源，大型远程运输飞机在其巡航状态下诱导阻力约占总阻力的40%，减小诱导阻力，是实现飞机减阻的一个重要途径，也是飞机设计人员着力解决的问题；二是翼尖涡会给飞机的飞行安全带来影响，大型飞机尾涡强度很强，可延伸在飞机后方几公里的地方，旋涡区切向的速度分量在旋涡形成后6～8分钟才消失，由于旋涡区域中空气的速度的大小和方向变化剧烈，进入至这一区域中的小飞机会发生快速滚转运动进而导致飞行事故；特别是在飞机起飞和着陆时，前面一架飞机拖出的翼尖尾涡将直接危害后面一架飞机的安全，出于安全考虑，起飞或降落的飞机之间要求有最小间距，制约了飞机起飞着陆频率。不难看出：必须采用合理的措施来阻碍翼尖涡的形成，或是破坏翼尖涡的结构，是减小飞机诱导阻力和保障飞机飞行安全的重要途径。

目前，飞机机翼翼尖涡控制方法主要有两大类：

1）翼梢小翼控制

翼梢小翼是一种被动控制方式，通过在机翼两端加装一小段机翼，飞行中翼梢小翼产生的翼尖涡与机翼的翼尖涡方向相反，通过黏性耗散的作用减弱全机翼尖涡的强度以提升全机的气动特性。新研制开发的飞机如Boeing787“梦想”客机和一些正在运营的民航客机（空客A330、A340、Boeing737-800ER）均采用了翼梢小翼，风洞试验和飞行试验结果表明，设计合理的翼梢小翼能使全机诱导阻力减小20%至35%。尽管当前翼梢小翼使用广泛，但是翼梢小翼的存在不可避免地带来结构的复杂性和重量的增加；

2）翼梢主动吹气控制

翼梢主动吹气控制主要是指采取喷流的方式，气流通过喷口以一定的速度、角度喷出（一般是沿机翼展向吹气），利用气体的黏性作用达到耗散翼尖涡的目的；从已有研究结果来看，翼梢区域的喷流控制已被证明是切实可行的主动控制方式，但是还存在一些问题，目前采用的翼梢吹气控制均需引入额外的吹气装置，将带来结构的复杂性和重量的增加。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种机翼翼尖涡流动控制方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种机翼翼尖涡流动控制方法，采用在翼梢前缘开进气孔，气流从翼梢前缘的进气孔进入，在机翼内设置的导管引导下自翼梢端面开的出气孔流出，以达到耗散减弱翼尖涡的效果，翼尖涡是当机翼产生正升力时，机翼下翼面压力大于上翼面，下翼面的气流将绕过翼梢流向上翼面，这样使得上下翼面的气流在后缘处具有不同的流向，进而形成翼尖涡，本控制方法中出气孔流出的气体初始方向沿机翼展向向外，可有效地阻止下翼面的气流流向上表面，阻碍翼尖涡的形成，进而提升全机的气动特性，不需要引入额外的吹气装置，相比其他控制方法降低了结构重量。

在本发明中，翼梢前缘上开有多个进气孔，翼梢端面开有多个出气孔，机翼内设置有多个导管，且进气孔、出气孔与导管三者数量相等。

在本发明中，进气孔、出气孔与导管三者数量不少于三个。