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CN104890858A - 一种具有主动流动控制机构的机翼结构 - Google Patents

一种具有主动流动控制机构的机翼结构 Download PDF

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CN104890858A CN201510320789.3A CN201510320789A CN104890858A CN 104890858 A CN104890858 A CN 104890858A CN 201510320789 A CN201510320789 A CN 201510320789A CN 104890858 A CN104890858 A CN 104890858A
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Inventor
刘贺
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Beijing Xiangxian Spatial Technology Co Ltd
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Beijing Xiangxian Spatial Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种具有主动流动控制机构的机翼结构，包括机翼和位于机翼内的主动流动流体控制通道，其特征在于：沿着翼展方向在机翼压力面(即机翼下翼面)及机翼吸力面(即机翼上翼面)间形成多个内设控制阀的气流通道以构成主动流动流体控制通道，所述控制阀用于控制主动流动流体控制通道的开关。机翼吸力面设有压力检测装置，所述飞机上飞行电脑中还具有闭环控制系统以根据压力检测装置判断控制阀的工作时机。当进行主动控制时，所述机翼压力面的高压气体通过所述主动流动流体控制通道流向所述机翼吸力面，对机翼尾缘吸力面附近的分离区部位进行合成射流以减小分离区。

Description

一种具有主动流动控制机构的机翼结构
技术领域
本发明涉及一种机翼结构，具体涉及一种具有主动流动控制机构的机翼结构。
背景技术：
在现有的飞行器机翼在极端工作状态下容易发生气流分离从而使得机翼过早失去足够升力，还增加了机翼阻力并影响飞行安全。由主动流动控制是一项集多学科、多技术领域的综合技术，它致力于将流体流动的自然状态改变成人们期望的流动状态，实现有应用价值的流动功能。流动控制技术是利用流体间流体动力的相互作用，通过改变局部流动达到控制和改变流动结构的一项技术。普朗特早在1904年就已经提出用吹/吸附面层来延缓气流分离的方法，初步形成流动控制的概念。它的技术目标是在飞行器偏离设计状态较远的状态下工作时，使流体对飞行器产生理想作用，使飞行器得到所需的工作性能。近年来，在机翼上通常采用合成射流的形式来形成主动流动控制结构，而合成射流来控制分离的主要机制是：(1)合成射流增强和放大了分离区域的涡结构，可促使分离区气流较早再附。(2)合成射流在出口附近起到“任意等效气动外形”的作用，从而影响和控制分离。
由于主动流动控制技术能有效达到飞机增升和减阻效果。波音公司在80年代开始就研究了机翼前缘振翼板(flap)和尾翼浮板控制分离技术，使飞机整体阻力降低了3.3％，此结果使升力提高了12％。通过着这种方法形成合成射流的方式对机翼吸力面尾缘附近的分离区进行流动控制，可以有效地降低机翼的阻力，提高其工作效率。
另外，为了达到主动流动控制的目的，有些技术方案是采用在机翼外设置等离子发生结构，从而在机翼上的形成扰流射流，从而与气动气流形成合成射流以进行主动流动控制。
但是这些现有技术均存在共同的问题，即需要在机翼外部另外增设机械结构来形成合成射流，机械结构的增加不仅增大了机翼重量，还提高了机械故障的概率，对飞行航程和安全性都造成不利影响。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种无需在机翼外增加辅助机械结构即可实现主动流动控制的机翼结构。
本发明的技术方案是：一种具有主动流动控制机构的机翼结构，包括机翼，和位于机翼内的主动流动流体控制通道，其特征在于：所述主动流动流体控制通道位于机翼内部，沿着翼展方向在机翼压力面(即机翼下翼面)及机翼吸力面(即机翼上翼面)之间均匀地开通孔，在机翼内部形成多个气流通道以构成所述主动流动流体控制通道，所述主动流动流体控制通道内还设有微型电磁阀或是电动比例积分阀等控制阀用于控制主动流动流体控制通道的开和关。进行主动控制时，所述机翼压力面的高压气体通过所述主动流动流体控制通道流向所述机翼吸力面，对机翼尾缘吸力面附近的分离区部位进行合成射流，以减小分离区。机翼吸力面尾缘附近还设有压力检测装置，飞机上还设有飞行控制电脑，所述飞机上飞行电脑中还具有闭环控制系统以根据压力检测装置判断控制阀的工作时机。
本发明公开的机翼结构不需要引入外部气源和过多的结构零件，不影响翼型结构，可以通过减小吸力面的分离区，能够降低机翼阻力、机翼重量和机械故障概率，改善机翼的工作特性，从而节省燃油和增加航时；还可用于无人机，实现自主控制。
附图说明：
图1控制原理系统图
图2是机翼结构剖面示意图
具体实施方式：
本发明提供了一种具有主动流动控制机构的机翼结构，包括机翼，和位于机翼内的主动流动流体控制通道，其特征在于：所述主动流动流体控制通道位于机翼内部，沿着翼展方向在机翼压力面(即机翼下翼面)及机翼吸力面(即机翼上翼面)之间均匀地开通孔，在机翼内部形成多个气流通道以构成所述主动流动流体控制通道，所述主动流动流体控制通道内还设有微型电磁阀或是电动比例积分阀等控制阀用于控制主动流动流体控制通道的开和关。进行主动控制时，所述机翼压力面的高压气体通过所述主动流动流体控制通道流向所述机翼吸力面，对机翼尾缘吸力面附近的分离区部位进行合成射流，以减小分离区。机翼吸力面尾缘附近还设有压力检测装置，飞机上还设有飞行控制电脑，所述飞机上飞行电脑中还具有闭环控制系统以根据压力检测装置判断控制阀的工作时机。
当飞机因攻角增大，机动飞行等原因导致其偏离设计状态时，通过机翼吸力面尾缘附近的压力检测装置检测翼型表面压力分布，与事先输入的压力变化曲线比对，经过判断，当分离气流达到预设的数值时，飞行电脑控制开启气流通道内的电磁阀或是电动比例积分阀，使得压力面的高压气流经过气流通道到达吸力面尾缘附近的分离区部位进行合成射流，吹除低能分离区气流，提高机翼的工作效率，降低阻力，提高升力。整个系统直接采用压力面形成的高压气体，不影响翼型结构，只引入微型电子控制阀控制气流以形成的脉冲射流，并能适度减小或是几乎不增加机翼重量。通过检测机翼上压力分布，可实现闭环主动控制，适合无人驾驶飞行器等机翼气流控制，通过预设控制程序，可以实现完全自主控制。

Claims (5)

1.一种具有主动流动控制机构的机翼结构，包括机翼，和位于机翼内的主动流动流体控制通道，其特征在于：所述主动流动流体控制通道位于机翼内部，沿着翼展方向在机翼压力面及机翼吸力面之间均匀地开通孔，在机翼内部形成多个气流通道以构成所述主动流动流体控制通道，所述主动流动流体控制通道内还设有控制阀以控制主动流动流体控制通道的开和关。
2.一种如权利要求1所述的具有主动流动控制机构的机翼结构，其特征在于：进行主动控制时，所述机翼压力面的高压气体通过所述主动流动流体控制通道流向所述机翼吸力面，对机翼尾缘吸力面附近的分离区部位进行合成射流，以减小分离区。
3.一种如权利要求1或2所述的具有主动流动控制机构的机翼结构，其特征在于：所述控制阀为微型电磁阀或是电动比例积分阀。
4.一种如权利要求1-3任一所述的具有主动流动控制机构的机翼结构，其特征在于：机翼吸力面尾缘附近还设有压力检测装置，飞机上还设有飞行控制电脑，所述飞机上飞行电脑中还具有闭环控制系统以根据压力检测装置判断控制阀的工作时机。
5.一种如权利要求1-4任一所述的具有主动流动控制机构的机翼结构，其特征在于：所述机翼压力面是机翼下翼面，所述机翼吸力面是机翼上翼面。
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