[发明专利]一种低尾流机翼

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机机翼，尤其是涉及一种低尾流机翼。

背景技术

飞机尾流(也称飞机尾涡、翼尖涡)，是由机翼尾缘脱落的涡层绕翼尖卷绕形成的，是机翼在产生升力的同时所伴生的固有的空气动力学现象。因此，每架民航飞机都会在机翼后方产生一对大小相等、方向相反的尾流，其能量集中，自然消散所需时间较长(对于重型机来说，一般为2分钟以上)。当后续飞机误入前面飞机的尾流区时，轻者会出现机身抖动、下沉或上仰、瞬间飞行姿态改变，重则导致飞行高度瞬间大幅度改变，甚至机身翻转等现象，如果处置不当就会发生飞行事故。尽管飞机产生的尾流会受环境气流的影响或者尾流内部的切应力，而逐渐消散，但这仍然威胁着飞行安全，导致了一些空难的发生。

为了消除因遭遇尾流而发生的航空安全隐患，国际民航组织、美国联邦航空局、英国民航管理局等制定了相应的尾流间隔标准，来避免后机进入到前机的尾流场中。这种标准的启用，在早期的作用是非常明显的，很大程度上防止了由尾流引起的事故发生。但进入21世纪以来，随着航空交通运输量的飞速增长，尾流间隔标准的引入限制了机场运力的提高，机场开始变得越来越拥挤。大量的飞机排队起飞、降落的情况已经屡见不鲜，造成巨大的能源以及时间的浪费，严重制约了航空运输业的发展。

尽管很多外界因素都可以导致旋涡的破裂，在流体力学领域，最有希望消散飞机尾流的方法是利用飞机尾流的不稳定性。从1970年起，国外学者对Crow不稳定做出了深入研究，发现在该不稳定性的作用下，尾流的正弦波动会放大，最终两条尾流破裂成许多涡环。但这一过程描述的是尾流的自然消散机制，其破裂所需时间较长，不适合来主动控制飞机尾流迅速消散。

美国专利US6082679公开一种用于主动控制飞机尾流的机翼结构及其控制方法，主要用于构建同向四涡系统，实现尾流的快速消散。

常规的机翼布局所采用的四边形副翼和襟翼，其主要功用在于实现飞机的横向侧倾控制以及增加飞机升力，尽管在使用过程中这些结构也会产生一些旋涡，但由于设计之初没有考虑其对翼尖涡的消散作用，因而无法有效激发翼尖涡的不稳定性，实现其快速消散；而常规的飞机尾翼主要提高飞机的纵向稳定性，通常其翼展尺寸设计的相对主翼较短，其产生的反向小涡也无法有效实现尾流的消散。

发明内容

本发明的目的在于提供能主动消散飞机尾涡的气动布局，旨在缩短尾流间隔标准，提高民航机飞行安全的一种低尾流机翼。

本发明设有左侧主翼和右侧主翼，左侧主翼和右侧主翼固定于机身中部位置，左侧主翼和右侧主翼在飞行过程中分别产生左侧翼尖涡和右侧翼尖涡，左侧翼尖涡和右侧翼尖涡的大小相等、旋转方向相反；在左侧主翼的左部，沿主翼后缘伸出左侧襟翼，左侧襟翼产生左侧襟翼小涡；在右侧主翼的右部，沿主翼后缘伸出右侧襟翼，右侧襟翼产生右侧襟翼小涡；在机身尾部的垂直尾翼两侧，安装左侧水平尾翼和右侧水平尾翼，左侧水平尾翼和右侧水平尾翼分别产生左侧尾翼小涡和右侧尾翼小涡；

左侧主翼和右侧主翼宽度相等、形状一致；左侧襟翼和右侧襟翼形状一致，宽度相等，左侧襟翼的宽度为左侧主翼宽度的35％～65％；右侧襟翼的宽度为右侧主翼宽度的35％～65％；左侧水平尾翼和右侧水平尾翼形状一致，宽度相等，左侧水平尾翼的宽度为左侧主翼宽度的35％～65％，右侧水平尾翼的宽度为右侧主翼宽度的35％～65％；左侧襟翼平行于机身轴线的边到左侧水平尾翼翼尖之间的距离为左侧主翼宽度的0％～10％，右侧襟翼平行于机身轴线的边到右侧水平尾翼翼尖之间的距离为右侧主翼宽度的0％～10％；左侧襟翼和右侧襟翼外形呈三角形，三角形的一条边与主翼后缘连接，且该边的对角应满足角度为80°～100°；三角形的第二条边与机身轴线平行，且该边与机身之间的空间内无襟翼机构伸出。

所述左侧襟翼固定在枢轴上，枢轴由左侧主翼内部的液压系统驱动，实现绕自身轴心的旋转。

当左侧襟翼向上旋转一定角度，右侧襟翼向下旋转一定角度时，可实现飞机顺时针(沿飞行方向看过去)一定角度的侧倾；当左侧襟翼向下旋转一定角度，右侧襟翼向上旋转一定角度时，可实现飞机逆时针(沿飞行方向看过去)一定角度的侧倾；当左侧襟翼和右侧襟翼向下旋转相同角度时，可提高飞机的升力。同时会产生一对旋转方向相反的小涡，与翼尖涡构成反向四涡系统，实现尾流的快速消散。

本发明给出了一种能主动消散飞机尾涡的气动布局，旨在缩短尾流间隔标准，提高民航机的飞行安全。