[发明专利]基于环量分布与超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法

说明书

本发明提出了一种基于环量分布与超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法。该方法包括以下步骤：S1，根据主翼面延伸设计出光滑连续的翼尖小翼；S2，设计沿机翼展开后的展向坐标的环量分布，使升力或环量分布接近椭圆，但稍微向内集中以减小翼根弯矩；S3，在翼尖小翼上翘转折处进行超临界翼型设计，优化翼型上翼面的曲率分布，消除强激波。本发明通过设计合理的载荷分布，减小飞机气动阻力与结构重量，同时避免了翼尖的气动干扰产生的激波与分离问题。

技术领域

本发明属于飞机气动设计领域，涉及一种超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法。

背景技术

飞机的机翼设计是对飞机的气动、载荷、重量有重大影响的关键技术，翼尖小翼作为机翼的一部分，同样对有重要的影响。传统的翼尖小翼往往在翼尖安装处有明显的转折或结构上的分支，使得不但结构上不连续，同时也极易产生气动干扰，造成翼尖局部气流分离。对于高亚音速飞机，更易导致强激波，从而产生大的激波阻力，同时破坏了合理的环量分布，进而也产生诱导阻力。复合材料技术的广泛应用，使得制造轻重量，高强度的光滑曲面变得日益方便，于是设计制造光滑连续的翼尖小翼成本与重量都得以降低。其不但能节省重量、而且能提高气动效率。设计一种合理的展向升力分布(即环量分布，二者成正比)是增升、减阻、减重的关键，同时对于亚音速与超音速混合流动问题，超临界翼型的修形以及扭转角分布的设计也是关键因素。

发明内容

本发明的目的是：

一种基于环量分布与超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法，提高飞机的气动效率，并且保持较小的翼根弯距以减小结构重量。

本发明的技术方案是：

一种基于环量分布与超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法，用于得到合理的翼尖小翼气动外形，其特征在于，设计步骤如下：

(1)根据主翼面延伸设计出光滑连续的翼尖小翼，包括连续的翼型、弦长、扭转、上反、后掠分布；

(2)计算机翼包括曲线上翘的翼尖小翼展开到平面的展向坐标；

(3)利用计算流体力学数值计算手段，计算机翼的压力分布；

(4)由压力分布得到机翼的不同剖面的环量，然后绘制沿机翼展开后的展向坐标的环量分布，并与椭圆分布比较；

(5)根据环量分布与椭圆的差异，调整第一步中的设计参数，重复以上过程，使机翼的环量分布接近椭圆，但稍微向内集中以减小翼根弯矩；

(6)在翼尖小翼向上弯曲处由于部件干扰会出现较大的超音速气流并以强激波结束，必须在此处应用独有的超临界翼型设计方法，优化翼型上翼面的曲率分布，以消除强激波。

(7)重新做计算流体力学数值计算，直到机翼的压力分布接近等百分比弦长的等值线。

(8)根据翼型变化对升力的影响，适当调整第一步中的参数，使得机翼的压力分布与环量分布都符合要求；

本发明的优点和有益效果是：

本发明的一种基于环量分布与超临界翼型的高压音速翼尖小翼设计方法，通过设计合理的载荷分布，减小飞机气动阻力与结构重量，同时避免了翼尖的气动干扰产生的激波与分离问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是应用此方法设计出的一个光滑连续的翼尖小翼示例。

图2是在设计过程中绘制机翼展开后的环量分布，并与椭圆比较。