[发明专利]一种动态格尼襟翼

说明书

本发明公开了一种动态格尼襟翼，属于飞行器设计技术领域。本发明的动态格尼襟翼，安装于飞机机翼下表面靠近后缘处；在飞机起飞、降落阶段打开格尼襟翼，实现飞机增升控制，并通过格尼襟翼周期性振动提高增升控制效果，在巡航阶段收起格尼襟翼以减小附加阻力，提高飞行经济性；本发明的动态格尼襟翼的传动机构内置于机翼，对流场边界层干扰小，传动机构重量轻、体积小，结构简单且易于实现。

技术领域

本发明涉及飞行器设计技术领域，具体涉及一种动态格尼襟翼。

背景技术

飞机升力主要由机翼提供，传统机翼的升力系数已经提高到极限，需要安装增升装置。格尼襟翼是航空工程领域常见的一种增升装置。通常格尼襟翼采用垂直贴附于机翼压力面靠近后缘处的扰流片形式。格尼襟翼高度通常为机翼弦长的0.5％-5％，却能大幅度提高机翼的升力。格尼襟翼主要应用在飞机的起飞、降落阶段，它可以极大缩短飞机的起飞、降落距离。但是，格尼襟翼带来高升力过程中不可避免产生附加阻力。特别是在飞机巡航阶段，固定式格尼襟翼产生额外阻力，降低飞行经济性。因此，需要设计并实现一种主动可控的动态格尼襟翼，在飞机起飞、降落阶段可实现增升，在巡航阶段可收起。

发明内容

本发明提供了一种动态格尼襟翼,是一种机械式、可收放、主动可控的动态格尼襟翼，安装于飞机机翼下表面靠近后缘处，在飞机起飞、降落阶段打开格尼襟翼，实现飞机增升控制，并通过格尼襟翼周期性振动提高增升控制效果，在巡航阶段收起格尼襟翼以减小附加阻力。

本发明提出的动态格尼襟翼，包括打开状态和收起状态两种工作状态，通过内置于机翼的传动机构实现格尼襟翼的打开、收起，以及打开状态下格尼襟翼的周期性振动。

飞机起飞、降落阶段，通过内置于机翼的传动机构打开格尼襟翼，使机翼压力分布发生改变，机翼下表面压力增加，上表面吸力增强，进而增加上下表面压力差；同时，上表面气流经过格尼襟翼时向下偏转，后驻点从机翼后缘移到格尼襟翼末端，延缓机翼上表面气流分离，翼型等效弯度增大。因此，在格尼襟翼控制下绕机翼的环量增大，机翼升力增大。

进一步，在打开状态下，格尼襟翼后方尾流区有旋涡周期性脱落，格尼襟翼前方回流区也有旋涡周期性生成、脱落，并与尾流区涡发生相互作用，进而主导流场特性。打开的格尼襟翼可以实施静态(固定位置)或者动态(周期振动)控制，静态控制与传统机械式固定格尼襟翼相似。动态控制格尼襟翼的周期性振动频率设定两种模式。低频模式：格尼襟翼振动频率为机翼后缘尾涡脱落频率的0.5倍到10倍；高频模式：格尼襟翼振动频率大于机翼后缘尾涡脱落频率的10倍。动态控制格尼襟翼的振幅可根据需要设定，最大可以达到90°。对格尼襟翼施加动态控制时，格尼襟翼周期性振动诱导产生旋涡，并与机翼后缘附近流场相互作用，诱导机翼后缘附近主涡脱落频率逐渐接近格尼襟翼振动频率，使尾流区涡强度减弱，提高增升控制效果。

飞机巡航阶段，通过内置于机翼的传动机构收起格尼襟翼。收起状态，相对于固定式格尼襟翼，动态格尼襟翼不会产生额外阻力。

本发明提出的动态格尼襟翼，其优点和效果在于：

1、飞机起飞、降落阶段可打开格尼襟翼实施静态控制，此时相当于机械式固定格尼襟翼情况。格尼襟翼可以使翼型有效弯度增大，机翼压力分布发生改变，后驻点从机翼后缘移到格尼襟翼末端，延缓机翼上表面气流分离，绕机翼的环量增大，机翼升力增大。

2、飞机起飞、降落阶段可打开格尼襟翼实施动态控制。动态控制格尼襟翼的周期性振动频率设定两种模式：低频模式和高频模式。动态控制格尼襟翼的振幅可根据需要设定，最大可以达到90°。施加动态控制可提高增升控制效果。

3、在飞机巡航阶段，通过内置于机翼的传动机构驱动收起格尼襟翼，避免格尼襟翼产生额外阻力，提高飞行经济性。

4、传动机构内置于机翼，对流场边界层干扰小。传动机构重量轻、体积小，结构简单且易于实现。

附图说明