[发明专利]一种仿生波浪前缘翼梢小翼装置

说明书

一种仿生波浪前缘翼梢小翼装置，包括鳍前缘段、顶端整流段以及过渡段，鳍前缘段为两端开口的多截面曲面，鳍前缘段一侧呈波浪型结构，顶端整流段固定在鳍前缘段的顶端使鳍前缘段顶端封闭，鳍前缘段的底部设置有过渡段，并且过渡段设置在机翼上，鳍前缘段、顶端整流段及过渡段形成翼梢小翼。通过翼梢小翼前缘形成规律的凸起，能够在大迎角下使均匀来流产生旋向相反且含有较高能量漩涡，从而保持小翼上气流附着，延迟气流分离发展，最终达到推迟机翼失速迎角，提高最大升力系数，从而达到缩短起飞距离的目的。

技术领域

本发明涉及一种仿生波浪前缘翼梢小翼装置。

背景技术

翼梢小翼是飞机降低诱导阻力，减少油耗且增加航程主要的技术手段之一。这是因为翼梢小翼能够阻挡机翼下表面气流向上表面的绕流，在很大程度上削弱了翼尖涡的强度，从而减小了翼尖涡导致的下洗气流，进而有效减弱了机翼的诱导阻力，因而被客机和运输机广泛采用。加装翼梢小翼能够达到与增加机翼翼展相同的减阻效果，但随着迎角的增大，翼梢小翼上表面气流会先于主翼发生分离，进而诱导主翼分离，这会严重影响机翼在大迎角下的气动性能。因此需要发展新型可用于改善气动性能的翼梢小翼装置。

针对“改善机翼气动性能”的技术，不少研究者提出了各种不同的设计方案，目前大中型民机普遍采用的融合式翼梢小翼，具有模具制造成本较高、气动效率低、部件重量大及可靠性不足等问题。一般在机翼翼梢还需要安装配重抵消颤振特性，对额外的结构重量进行补强，上述缺点阻碍了翼梢小翼在小型低速飞机上的应用。如专利CN206797703U提出了一种飞机翼梢小翼，该发明是由铝合金材弯曲成形，采用螺接的方法固定在机翼翼梢，外形简单，重量轻，但只适合小迎角巡航状态，不适合大迎角情况。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种仿生波浪前缘翼梢小翼装置。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种仿生波浪前缘翼梢小翼装置，包括鳍前缘段、顶端整流段以及过渡段，鳍前缘段为两端开口的多截面曲面，鳍前缘段一侧呈波浪型结构，顶端整流段固定在鳍前缘段的顶端使鳍前缘段顶端封闭，鳍前缘段的底部设置有过渡段，并且过渡段设置在机翼上，鳍前缘段、顶端整流段及过渡段形成翼梢小翼。

本发明进一步的改进在于，鳍前缘段、顶端整流段及过渡段均由厚度为0.5mm～2mm的铝合金板材弯曲成形。

本发明进一步的改进在于，翼梢小翼的翼根处的过渡段的弦长为0.5～1.5m，翼尖处的顶端整流段的弦长为过渡段的弦长的0.2～0.4倍。

本发明进一步的改进在于，波浪形结构包括若干上凸点和下凹点，上凸点之间的连线和下凹点之间的连线均与前缘基准线平行，并且上凸点之间的连线和下凹点7之间的连线到前缘基准线的距离均为1～5cm。

本发明进一步的改进在于，相邻上凸点之间与相邻下凹点之间沿与前缘基准线平行的方向的距离均为6～10cm。

本发明进一步的改进在于，鳍前缘段的形成的具体过程如下：首先将基准小翼沿翼展进行分段，共分成了36段，每段的展向长度为20mm，然后确定波浪型前缘的上凸点和下凹点，上凸和下凹的方向与来流方向平行，上凸点和下凹点距离基准构型前缘线分段点沿来流方向的距离为20～30mm，上凸点和下凹点之间间隔两段，即：基于第1个分段点确定上凸点，并将第一上凸点的上凸距离缩短为5mm，基于第3个分段点确定下凹点，基于第5个分段点确定上凸点，以此类推确定所有的上凸点和下凹点；

找出各个上凸点和下凹点所在剖面的后缘点，连接新确定的前缘点和后缘点形成新的翼型弦线，将基准构型的当地剖面翼型移动到新的前缘点位置，再对其进行缩放，使缩放后的翼型弦线与新的翼型弦线重合。