CN104608919A - 一种有引流槽的前缘缝翼及引流槽的设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种有引流槽的前缘缝翼及引流槽的设计方法,通过在前缘缝翼上设计一个具有一定几何外形且下表面入口宽上表面出口窄的引流槽,利用前缘缝翼上下表面的压力差,将前缘缝翼下表面压力较高的气流通过引流槽引至前缘缝翼上表面,并沿前缘缝翼上表面的切线方向吹出,用以吹除前缘缝翼上表面堆积的低能量气流,并修复受损的附面层速度型,减薄附面层厚度,提高附面层抵抗逆压梯度的能力,从而延迟绕前缘缝翼的气流分离,使飞机的失速过程缓慢,失速后的飞机升力变化缓和,飞机的失速特性改善。本发明应用于某民用飞机,在飞行速度为马赫数0.20的飞机典型起飞/着陆状态,可使该飞机的等弦长后掠机翼机身组合体的失速攻角αstall推迟1°,使飞机由突然失速变为缓慢失速,失速后的升力变化较小,从而有效增加了失速预警时间,提高了飞行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器设计领域,具体是一种有引流槽的前缘缝翼及引流槽的设计方法。
背景技术
采用前缘缝翼、主翼段和后缘襟翼的组合模式是现代飞机获取高升力以完成起飞/着陆过程的主要方法。其中,前缘缝翼的主要作用是:延迟机翼上的气流分离,使飞机在更大的来流攻角下才会发生失速,从而提高飞机的失速攻角(失速攻角指最大升力所对应的来流攻角)、增加飞机最大升力,提升飞机装载能力,拓展飞行边界。
由于前缘缝翼的主要作用在于推迟飞机失速,因此,前缘缝翼自身的流动特性对飞机失速特性具有重要影响。起飞/着陆阶段,飞机在以接近最大升力对应的来流攻角即失速攻角飞行时,前缘缝翼的压力系数峰值很高,压力系数峰值附近的逆压梯度很强,容易造成绕前缘缝翼的气流突然发生分离,形成大范围的低能量尾迹流动,并湮没位于下游的主翼段和后缘襟翼,导致飞机升力迅速减小,引发飞机突然失速,危及飞行安全。
由于前缘缝翼对飞机失速特性具有重要影响。因此,抑制或者延迟绕前缘缝翼的气流分离是改善飞机起飞/着陆阶段失速特性的关键。
抑制气流分离的方法有很多种。例如,专利US8256720和专利CN200880020369.1通过在飞机机翼和发动机短舱上安装涡流发生器来控制气流分离;文献“Autonomous Sensing andControl of Wing Stall Using a Smart Plasma Slat”通过在翼型前缘布置等离子体激励条来控制翼型前缘的气流分离,文献“Advanced Aerodynamic Flow Control Using MEMS”通过在机体表面布置微型压电作动器MEMS来控制机翼上的气流分离,文献“Active Flow Control forPractical High-Lift Systems”采用在前缘缝翼上表面布置吹气孔进行吹气的方法来控制前缘缝翼的气流分离,都取得了一定的效果。但是,上述流动控制技术仍存在很大的局限性。例如,由于前缘缝翼尺寸小,很难采用在前缘缝翼上表面粘贴涡流发生器的方法来进行流动控制,且涡流发生器暴露于机体表面,会对飞机巡航飞行性能产生不利影响;由于绕前缘缝翼的气流流速很高,如采用等离子体激励或者微型压电作动器MEMS等主动流动控制方法,需要提高激励器的功率,将付出相当大的能量代价,且需要布置复杂的激励阵列;而如果在前缘缝翼上表面进行主动吹气控制,除需要铺设额外管路造成结构重量增加外,如何保证吹气控制所需的气源供应也是一大难题。
发明内容
为克服现有技术中存在的不能很好地满足飞机前缘缝翼的流动控制需要的不足,本发明提出了一种有引流槽的前缘缝翼及引流槽的设计方法。
本发明所述有引流槽的前缘缝翼包括内段引流槽、外段引流槽和盖板作动机构;所述内段引流槽和外段引流槽分别对称的分布在该前缘缝翼展向长度1/2处的两侧,其中:内段引流槽的一端距该前缘缝翼内端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,内段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%;外段引流槽的一端距该前缘缝翼外端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,外段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%。所述的前缘缝翼内端面是该前缘缝翼沿展向靠近翼根一端的端面,前缘缝翼为端面是该前缘缝翼沿展向靠近翼尖一端的端面。
所述内段引流槽的入口和外段引流槽的入口均位于前缘缝翼下表面的凹腔面上,并处于前缘缝翼滑轨与主翼段2的连接处之前。
所述内段引流槽的出口和外段引流槽的出口均位于前缘缝翼的上表面,并使所述各引流槽的出口与前缘缝翼的上表面相切;在所述各引流槽的出口处均有引流槽出口盖板。
所述位于各引流槽的出口的盖板是切割引流槽出口处的前缘缝翼上表面蒙皮作为该盖板;所述盖板的下表面安装有作动机构,当引流槽工作时,作动机构将带动盖板绕铰链偏转β°角,打开引流槽出口;当引流槽不工作时,作动机构带动将盖板复位,封闭引流槽出口。
本发明提出的设计所述前缘缝翼引流槽的具体过程是:
步骤1,确定引流槽各入口的宽度和空间位置。
设定前缘缝翼沿展向靠近翼根一侧的端面为内端面,前缘缝翼沿展向靠近翼尖一侧的端面为外端面。
步骤1.1:确定引流槽各入口的宽度。
Ⅰ分别提取前缘缝翼的前缘点和后缘点:
提取前缘缝翼的前缘点:所述的前缘点包括内段引流槽的前缘点和外段引流槽的前缘点;具体是内段引流槽靠近该前缘缝翼内端面处的前缘点a内1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a内2;外段引流槽靠近该前缘缝翼外端面处的前缘点a外1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a外2。所述的前缘点a内1的展向位置距该前缘缝翼内端面为5%,所述的前缘点a外1的展向位置距该前缘缝翼外端面亦为5%。所述的前缘点a内2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离为2.5%;所述的前缘点a外2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离亦为2.5%。
提取前缘缝翼的后缘点:所述的后缘点包括内段引流槽的后缘点和外段引流槽的后缘点;按照所述提取前缘缝翼1的前缘点的方法在该前缘缝翼上提取后缘点。
Ⅱ分别作所述各前缘点和各后缘点的连线,具体是:
作前缘点a内1和后缘点b内1的连线并将该连线长度记为C内1;作前缘点a内2和后缘点b内 2的连线,并将该连线长度记为C内2。作前缘点a外1和后缘点b外1的连线,并将该连线长度记为C外1;作前缘点a外2和后缘点b外2的连线,并将该连线长度记为C外2。通过得到的各前缘点与各后缘点之间的连线C内1、C内2、C外1和C外2分别确定内段引流槽两端和外段引流槽两端在该前缘缝翼沿弦向上各入口的宽度。其中:内段引流槽靠近翼根一侧的宽度D1内1=0.1C内1,内段引流槽靠近翼尖一侧的宽度D1内2=0.1C内2;外段引流槽靠近翼根一侧的宽度D1外2=0.1C外2,内段引流槽靠近翼尖一侧的宽度D1外1=0.1C外1。
步骤1.2:确定引流槽各入口的空间位置。
确定引流槽各入口的空间位置时,所述前缘缝翼应处于着陆时的完全打开状态。
步骤1.2.1:确定内段引流槽各入口的下边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内1为起点做水平延伸线L1内1,该L1内1的长度=0.3C内1。在所述L1内1的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内1;所述的f内1点即为内段引流槽内端面一侧入口的下边界点。
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内2为起点做水平延伸线L1内2,该L1内2的长度=0.3C内2。在所述L1内2的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内2;所述的f内2点即为内段引流槽外端面一侧入口的下边界点
步骤1.2.2:确定内段引流槽各入口的上边界点:
做过f内1点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内1=0.1C内1处作水平线;所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1。
做过f内2点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内2=0.1C内2处作水平线;所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2。
步骤1.2.3:确定外段引流槽各入口的上边界点和下边界点:
按照所述确定内段引流槽各入口的下边界点和上边界点的方法,确定外段引流槽各入口的下边界点和上边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧入口的下边界点f外2、外段引流槽外端面一侧入口的下边界点f外1、外段引流槽内端面一侧入口的上边界点g外2和外段引流槽外端面一侧入口的上边界点g外1。
步骤1.3:确定各引流槽的入口。
步骤1.3.1:确定内段引流槽的入口:
分别连接得到的内段引流槽各入口的下边界点和上边界点:将所述内段引流槽内端面一侧入口的下边界点f内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2和内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2分别以直线与内段引流槽靠近内端面一侧上边界点g内1和内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2连接。所述各点之间连接后在空间形成四边形,将所述四边形投影在前缘缝翼下表面,由该投影得到所述内段引流槽入口的边界;沿该投影的边界线对前缘缝翼下表面进行切割,在该机翼下表面形成的切口即为所述内段引流槽入口。
步骤1.3.2:确定外段引流槽的的入口:
按照所述确定内段引流槽的入口的方法确定外段引流槽的入口。
步骤2,确定各引流槽出口的尺寸和空间位置。
步骤2.1:确定内段引流槽各出口的前边界点:所述的内段引流槽各出口的前边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的前边界点和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点。
步骤2.1.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的前边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内1与后缘点b内1之间的水平连线,在该连线上取线段L2内1,并使该线段L2内1的起点为前缘点a内1,长度=0.12C内1。在所述线段L2内1的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内1;所述d内1即为内段引流槽内端面一侧出口的前边界点。
步骤2.1.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的前边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内2与后缘点b内2之间的水平连线,在该连线上取线段L2内2,并使该线段L2内2的起点为前缘点a内2,长度=0.12C内2。在所述的L2内2的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内2;所述d内 2即为内段引流槽外端面一侧出口的前边界点。
步骤2.2:确定内段引流槽各出口的后边界点:所述的内段引流槽各出口的后边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的后边界点和内段引流槽外端面一侧出口的后边界点。
步骤2.2.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内1,该D3内1的长度=0.24C内1,该D3内1的延伸方向是后缘点b内1处。在所述的D3内1终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交得到点e内1,交点即为内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1。
D3均为引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度,D3均=0.5(D3外1+D3外2)或=0.5(D3内1+D3内2)。所述D3内1和D3外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度;所述D3外1和D3内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度。
步骤2.2.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d内2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内2,该D3内2的长度=0.24C内2,该D3内2的延伸方向是后缘点b内2处。在所述的D3内2终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交得到点e内2,交点即为内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2。
连接得到的内段引流槽各出口的前边界点和后边界点时,将所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2和内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2分别以直线与内段引流槽内端面一侧后边界点e内1和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内 2连接。
步骤2.3:确定外段引流槽各出口的前边界点和后边界点:
按照步骤2.1所述确定内段引流槽各出口的前边界点的方法,确定外段引流槽各出口的前边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2和外段引流槽外端面一侧出口的前边界点d外1。
按照步骤2.2所述确定内段引流槽各出口的后边界点的方法,确定外段引流槽出口的后边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧出口的后边界点e外2和外段引流槽外端面一侧出口的后边界点e外1。
步骤2.4:确定各引流槽的出口和引流槽出口盖板7:
步骤2.4.1:确定内段引流槽的出口和该出口的盖板:
分别连接得到的内段引流槽各出口的前边界点和后边界点,使所述前边界点各点与后边界点各点之间在空间形成四边形。将所述四边形投影在前缘缝翼上表面,由该投影得到所述内段引流槽出口的边界;沿该投影的边界线对前缘缝翼上表面进行切割,在该机翼上表面形成的切口即为所述内段引流槽出口,切割下来的前缘缝翼上表面即为内段引流槽的出口盖板。
所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1即为所述出口盖板的前边界点。
步骤2.4.2:确定外段引流槽的出口和该出口的盖板:
按照所述确定内段引流槽的出口和该出口的盖板的方法确定外段引流槽的出口和该出口的盖板。
步骤3,确定各引流槽槽壁的型面。所述的各引流槽槽壁的型面包括内段引流槽的两侧槽壁和外段引流槽两侧槽壁。
步骤3.1:确定内段引流槽前槽壁控制型线:
确定内段引流槽前槽壁控制型线,该型线包括内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.1.1:确定内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线的过程是:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C内1,该延长线的延伸方向是前缘点a内1处。在所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i内1。
在前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.08C内1处取点j内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a内1和尖喙点z内1的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b内1连接,做前缘缝翼后缘点b内1与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h内1;作点h内1与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h内1为0.08C内1处取点k内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内1、第一控制点i内1、第二控制点j内1、第三控制点k内1和引流槽入口的下边界点f内1依次连接,获得内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.1.2:内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的确定过程:
确定内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线方法相同,分别得到内段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点i内2、第二控制点j内2和第三控制点k内2;采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内2、第一控制点i内2、第二控制点j内2、第三控制点k内2和引流槽入口的下边界点f内2依次连接,获得内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
至此,内段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定。
步骤3.2:确定内段引流槽后槽壁控制型线。
所述内段引流槽后槽壁控制型线包括内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.2.1:确定引流槽出口的盖板的偏转角度。
步骤3.2.2:确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点。
Ⅰ确定内段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β内,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1,所述的n内1是内段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d内1偏转后的位置。同时得到内段引流槽出口端的控制型线;所述内段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n内1和点e内1处。
Ⅱ确定内段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述内段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1为起点,向前缘缝翼的前缘点a内1方向做内段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C内1;该切线的终点为内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点o内1。
在前缘缝翼的前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.18C内1处得到内段引流槽后槽壁内端面一侧控制型线的第三控制点l内1。
在点h内1与前缘缝翼后缘点b内1的连线上,距点h内1为0.16C内1处取内段引流槽后槽壁内端面一侧控制型线的第四控制点m内1。
采用非均匀有理B样条,将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1、第二控制点o内1、第三控制点l内1、第四控制点m内1和引流槽入口的上边界点g内1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线。将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.2.3:确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点n内2。
通过步骤3.2.2所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第二控制点o内2、第三控制点l内2和第四控制点m内2;内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点为盖板的前边界点偏转β内角后的位置点n内2。
采用非均匀有理B样条将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内2、第二控制点o内2、第三控制点l内2、第四控制点m内2和引流槽入口的上边界点g内2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线。将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.2.4:确定内段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的内段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以得到的内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫掠,得到内段引流槽的空间形状。所述的内段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割内段引流槽入口部位的型面。
步骤3.3.确定外段引流槽前槽壁控制型线:
确定外段引流槽前槽壁控制型线,该型线包括外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.3.1:外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C外2,该延长线的延伸方向是前缘点a外2处。在所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i外2。此控制点用于保证引流槽4的出口与前缘缝翼1的上表面相切。
在前缘点a外2和后缘点b外2的连线上,距离前缘点a外2为0.08C内1处取点j外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a外2和尖喙点z外2的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b外2连接,做前缘缝翼后缘点b外2与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h外2;作点h外2与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h外2为0.08C外2处取点k外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外2、第一控制点i外2、第二控制点j外2、第三控制点k外2和引流槽入口的下边界点f外2依次连接,获得外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.3.2:确定外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线:
采用步骤3.3.1中所述确定外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线的方法确定外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线,得到外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的第一控制点i外1、第二控制点j外1和第三控制点k外1。采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外1、第一控制点i外1、第二控制点j外1、第三控制点k外1和引流槽入口的下边界点f外1依次连接,获得外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
至此,外段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定。
步骤3.4:确定外段引流槽后槽壁控制型线。
所述外段引流槽后槽壁控制型线包括外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.4.1:确定引流槽出口的盖板的偏转角度。
步骤3.4.2:确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线。
所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点。
所述确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法相同,具体是:
Ⅰ确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1,所述的n外1是外段引流槽外端面一侧上的引流槽出口前边界点d外1偏转后的位置。同时得到偏转状态下外段引流槽出口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外1和点e外1处。
Ⅱ确定外段引流槽入口端的控制型线:
按照步骤3.2.2中所述确定内段引流槽入口端的控制型线的方法确定外段引流槽入口端的控制型线,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第二控制点o外1、第三控制点l外1和第四控制点m外1;采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1、第二控制点o外1、第三控制点l外1、第四控制点m外1和引流槽入口的上边界点g外1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线。将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线。
步骤3.4.3:确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点。
所述确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线的方法相同;
Ⅰ确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2,所述的n外2是外段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d外2偏转后的位置。同时得到偏转状态下外段引流槽出口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外2和点e外2处。
Ⅱ确定外段引流槽入口端的控制型线:
按照步骤3.2.2中所述确定内段引流槽入口端的控制型线的方法确定外段引流槽入口端的控制型线,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点o外2、第三控制点l外2和第四控制点m外2。采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2、第二控制点o外2、第三控制点l外2、第四控制点m外2和引流槽入口的上边界点g外2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线。将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.4.4:确定外段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的外段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫略,得到外段引流槽的空间形状。所述的外段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割外段引流槽入口部位的型面。
至此,完成了前缘缝翼上引流槽的设计。
所述引流槽出口的盖板的偏转角度通过公式(3)确定:
β=arcsin(D2均/D3均) (3)
公式中,β的单位为度。D2均为引流槽出口截面的平均宽度,D2均=0.5(D2外1+D2外2)或=0.5(D2内1+D2内2);所述D2内1和D2外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽出口截面宽度;所述D2外1和D2内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面宽度;
D3均为引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度,D3均=0.5(D3外1+D3外2)或=0.5(D3内1+D3内2)。所述D3内1和D3外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度;所述D3外1和D3内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度。
所述靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面宽度是各引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离。
本发明通过在前缘缝翼上设计一个具有一定几何外形且下表面入口宽上表面出口窄的引流槽,利用前缘缝翼上下表面的压力差,将前缘缝翼下表面压力较高的气流通过引流槽引至前缘缝翼上表面,并沿前缘缝翼上表面的切线方向吹出,用以吹除前缘缝翼上表面堆积的低能量气流,并修复受损的附面层速度型,减薄附面层厚度,提高附面层抵抗逆压梯度的能力,从而延迟绕前缘缝翼的气流分离,使飞机的失速过程缓慢,失速后的飞机升力变化缓和,飞机的失速特性改善。
所述引流槽的几何外形是沿前缘缝翼展向平行于前缘缝翼前缘的上下表面贯通的槽道,槽道的剖面形状为下表面入口宽上表面出口窄的收缩剖面。
所述引流槽位于飞机的前缘缝翼上,并沿前缘缝翼的展向方向布置。在前缘缝翼的展向两端及前缘缝翼的展向对称面上各保留有5%的展向长度不布置引流槽,以保证增加引流槽之后,前缘缝翼的结构强度和刚度仍满足设计要求,尽可能地减少附加结构支撑部件。
所述引流槽的入口位于前缘缝翼下表面的凹腔面上,以便前缘缝翼收起后,引流槽入口可以完全被主翼段前缘所封盖,不会暴露于机翼下表面而影响飞机的巡航外形和巡航飞行性能。
所述引流槽的入口位于前缘缝翼滑轨与主翼段的连接处之前,以便布置引流槽之后,前缘缝翼仍能够沿用其与主翼段之间现有的连接机构和作动机构设计。
所述引流槽的出口位于前缘缝翼的上表面。为保证流经引流槽的气流沿前缘缝翼上表面吹出后,能够获取最佳的流动控制效果,引流槽出口与出口处的前缘缝翼的上表面相切。
在所述引流槽的出口处设计有盖板,以便引流槽在非工作状态下,引流槽出口可以关闭,不破坏飞机巡航外形和巡航飞行性能。
所述引流槽出口的盖板的具体设计为:切割引流槽出口处的前缘缝翼上表面蒙皮,获得盖板外形,并在盖板后部安装铰链,以将盖板铰接到引流槽出口的后部;盖板的下表面安装有作动机构,当引流槽工作时,作动机构将带动盖板绕铰链偏转一定角度,从而形成引流槽出口,同时,下偏的盖板将作为引流槽外形的一部分;当引流槽不工作时,作动机构将盖板复位,封闭引流槽出口。
本发明所采用的非均匀有理B样条曲线,其基本理论、概念、原理和算法可参阅清华大学出版社于2010年出版的由皮尔(美)、特莱尔(美)编写,赵罡、穆国旺、王拉柱翻译的《非均匀有理B样条(第2版)》一书。
本发明的有引流槽的前缘缝翼应用于某民用飞机,在飞行速度为马赫数0.20的飞机典型起飞/着陆状态,可使该飞机的等弦长后掠机翼机身组合体的失速攻角αstall推迟1°;最重要的是,飞机由原先的突然失速变为缓慢失速,失速后的升力变化较小,从而有效增加了失速预警时间,提高了飞行安全性。
与现有技术相比,本发明具有以下效果:
1.本发明通过在前缘缝翼上设计引流槽,可有效延迟前缘缝翼上表面的气流分离,使某民用飞机在失速攻角附近,即来流攻角α=29°~31°范围内的升力基本不变,从而明显改善了飞机的失速特性,提高了飞行安全性。
2.本发明的引流槽布置于飞机原有的前缘缝翼上,因此,可以沿用前缘缝翼与主翼段之间现有的连接机构和作动机构设计,减小对飞机原有结构的改动,简化了设计。此外,在前缘缝翼沿展向的两端和前缘缝翼的展向对称面处各有一部分5%的展向长度翼段不布置引流槽,以保证前缘缝翼的结构强度和刚度要求,从而尽可能地减少了辅助机构。
3.本发明的引流槽布置于飞机原有的前缘缝翼上,因此,不需要重新设计前缘缝翼几何外形,很适合应用于现有飞机上,以进一步改善其在起飞着陆阶段的失速特性。
4.本发明通过在前缘缝翼上设计引流槽,直接利用前缘缝翼上下表面的压力差来形成高速射流,用于控制前缘缝翼上表面的气流分离,因此不需要辅助气源,有效解决了限制吹气控制技术应用的气源供应问题。
5.本发明的引流槽入口设置于前缘缝翼的凹腔面上,当前缘缝翼收起后,引流槽入口完全被封盖,不会裸露在机翼外面。另外,引流槽出口处设计有盖板,在引流槽不工作时,盖板可以对引流槽出口进行封盖。这些细节设计保证了引流槽在非工作状态下,不会对飞机巡航外形和巡航飞行性能产生不利影响。
附图说明
附图1是民用飞机起飞/着陆状态的外形俯视图;
附图2是有引流槽的前缘缝翼型面示意图;
附图3是引流槽入口和出口的尺寸和空间位置示意图;
附图4是引流槽出口处的盖板及其作动机构示意图;
附图5是前缘缝翼引流槽布置及各端面前缘点和后缘点空间位置示意图
附图6a是前缘缝翼内段引流槽内端面一侧入口的下边界点确定方法说明图;附图6b是前缘缝翼内段引流槽外端面一侧入口的下边界点确定方法说明图;附图6c是前缘缝翼外段引流槽内端面一侧入口的下边界点确定方法说明图;附图6d是前缘缝翼外段引流槽外端面一侧入口的下边界点确定方法说明图。
附图7a是前缘缝翼内段引流槽内端面一侧入口的上边界点确定方法说明图;附图7b是前缘缝翼内段引流槽外端面一侧入口的上边界点确定方法说明图;附图7c是前缘缝翼外段引流槽内端面一侧入口的上边界点确定方法说明图;附图7d是前缘缝翼外段引流槽外端面一侧入口的上边界点确定方法说明图。
附图8a是前缘缝翼内段引流槽内端面一侧出口的前边界点确定方法说明图;附图8b是前缘缝翼内段引流槽外端面一侧出口的前边界点确定方法说明图;附图8c是前缘缝翼外段引流槽内端面一侧出口的前边界点确定方法说明图;附图8d是前缘缝翼外段引流槽外端面一侧出口的前边界点确定方法说明图。
附图9a是前缘缝翼内段引流槽内端面一侧出口的后边界点确定方法说明图;附图9b是前缘缝翼内段引流槽外端面一侧出口的后边界点确定方法说明图;附图9c是前缘缝翼外段引流槽内端面一侧出口的后边界点确定方法说明图;附图9d是前缘缝翼外段引流槽外端面一侧出口的后边界点确定方法说明图。
附图10a是前缘缝翼内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线生成方法说明图;附图10b是前缘缝翼内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线生成方法说明图;图10c是前缘缝翼外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线生成方法说明图;附图10d是前缘缝翼外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线生成方法说明图。
附图11a是前缘缝翼内段引流槽后槽壁的内端面一侧出口端的控制型线生成方法说明图;附图11b是前缘缝翼内段引流槽后槽壁的外端面一侧出口端的控制型线生成方法说明图;附图11c是前缘缝翼外段引流槽后槽壁的内端面一侧出口端的控制型线生成方法说明图;附图11d是前缘缝翼外段引流槽后槽壁的外端面一侧出口端的控制型线生成方法说明图;
附图12a是前缘缝翼内段引流槽后槽壁的内端面一侧入口端的控制型线生成方法说明图;附图12b是前缘缝翼内段引流槽后槽壁的外端面一侧入口端的控制型线生成方法说明图;附图12c是前缘缝翼外段引流槽后槽壁的内端面一侧入口端的控制型线生成方法说明图;附图12d是前缘缝翼外段引流槽后槽壁的外端面一侧入口端的控制型线生成方法说明图。
附图13是前缘缝翼引流槽改善飞机失速特性的效果示意图;
附图14是前缘缝翼无引流槽的飞机气流分离区域;
附图15是前缘缝翼有引流槽的的飞机气流分离区域;
附图16是前缘缝翼无/有引流槽的压力系数分布比较。其中:
1.前缘缝翼;2.主翼段;3.后缘襟翼;4.引流槽;5.前缘缝翼滑轨;6.滑轮;7.引流槽出口盖板;8.盖板作动机构;9.引流槽前槽壁控制型线;10.引流槽后槽壁控制型线;11.前缘缝翼无引流槽的升力系数曲线;12.前缘缝翼有引流槽的升力系数曲线;13.气流分离区域;14.前缘缝翼无引流槽的压力系数分布;15.前缘缝翼有引流槽的压力系数分布。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明作进一步详细说明。
如附图1所示,飞机在起飞/着陆过程中,采用前缘缝翼1、主翼段2和后缘襟翼3的组合模式,以获取飞机起飞/着陆所需的高升力。
如附图4~附图6所示,现有技术的前缘缝翼由内外两段组成,位于机翼前缘并沿展向分布。本实施例所述的前缘缝翼引流槽位于外段前缘缝翼上并贯通该段前缘缝翼上表面与下表面;所述前缘缝翼引流槽沿所在的前缘缝翼的展向分布。
本实施例所述的用于改善飞机失速特性的引流槽位于组合模式的前缘缝翼1上,如附图1、附图2所示。
本实施例所述的引流槽4沿前缘缝翼1的展向布置。设定前缘缝翼沿展向靠近翼根一端的端面为内端面,前缘缝翼沿展向靠近翼尖一端的端面为外端面。所述的引流槽4分为两段,分别为内段引流槽和外段引流槽,分别布置在该前缘缝翼展向长度1/2处的两侧,其中:内段引流槽的一端距该前缘缝翼内端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,内段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%;外段引流槽在该前缘缝翼上的位置与所述内段引流槽的位置对称,即外段引流槽的一端距该前缘缝翼外端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,外段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%。通过所述的内段引流槽和外段引流槽在前缘缝翼1上的布置方式,在该前缘缝翼沿展向的两端及前缘缝翼1展向长度1/2处各保留有5%的展向长度不布置引流槽,以保证增加引流槽之后,前缘缝翼的结构强度和刚度仍满足设计要求,尽可能地减少附加结构支撑部件。
所述引流槽的入口位于前缘缝翼1下表面的凹腔面上,以便前缘缝翼1收起后,引流槽入口可以完全被封盖,不会暴露于机翼外面而影响飞机的巡航外形和巡航飞行性能。
在所述引流槽的入口处安装有作动机构。所述的作动机构采用现有技术,由前缘缝翼滑轨5和滑轮6组成。所述作动机构安装在所述引流槽入口处的前缘缝翼上,并靠近该前缘缝翼后缘一侧。
所述引流槽的出口位于前缘缝翼1的上表面。为保证流经引流槽的气流沿前缘缝翼1的上表面吹出后,能够获取最佳的流动控制效果,引流槽的出口与前缘缝翼1的上表面相切。
在所述引流槽的出口处设计有引流槽出口盖板7,以便引流槽在非工作状态下,其出口可以关闭,不破坏飞机巡航外形和巡航飞行性能。
所述引流槽出口盖板7的具体设计为:切割引流槽出口处的前缘缝翼上表面蒙皮获得盖板,并在盖板后部安装铰链,以将其铰接到引流槽出口的后部,如附图3所示;在前缘缝翼上,引流槽划分的前缘缝翼后腔内安装有盖板作动机构8,当引流槽工作时,盖板作动机构8将带动引流槽出口盖板7绕铰链偏转β角度,从而打开引流槽出口,同时,下偏的引流槽出口盖板7将作为引流槽几何外形的一部分;当引流槽不工作时,盖板作动机构8带动引流槽出口盖板7复位,封闭引流槽出口。所述盖板作动机构8由现有技术的航空小型舵机和连接舵机与盖板下表面的作动连杆构成。
本实施例仅以飞机一侧的外段前缘缝翼为例说明确定所述前缘缝翼引流槽的几何外形的具体过程:
步骤1,确定引流槽各入口的宽度和空间位置。
设定前缘缝翼沿展向靠近翼根一侧的端面为内端面,前缘缝翼沿展向靠近翼尖一侧的端面为外端面。
步骤1.1:确定引流槽各入口的宽度。分别在前缘缝翼上提取该前缘缝翼1的前缘点,所述的前缘点包括内段引流槽和外段引流槽的前缘点,具体是内段引流槽靠近该前缘缝翼内端面处的前缘点a内1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a内2;外段引流槽靠近该前缘缝翼外端面处的前缘点a外1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a外2。所述的前缘点a内1的展向位置距该前缘缝翼内端面为5%,所述的前缘点a外1的展向位置距该前缘缝翼外端面亦为5%。所述的前缘点a内2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离为2.5%;所述的前缘点a外2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离亦为2.5%。
按照所述提取前缘缝翼1的前缘点的方法在该前缘缝翼上提取后缘点。具体是:
分别在前缘缝翼上提取该前缘缝翼1的后缘点,所述的后缘点包括内段引流槽和外段引流槽的后缘点,具体是内段引流槽靠近该前缘缝翼内端面处的后缘点b内1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的后缘点b内2;外段引流槽靠近该前缘缝翼外端面处的后缘点b外1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的后缘点b外2。所述的后缘点b内1的展向位置距该前缘缝翼内端面为5%,所述的后缘点b外1的展向位置距该前缘缝翼外端面亦为5%。所述的后缘点b内2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离为2.5%;所述的后缘点b外2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离亦为2.5%。
分别作所述各前缘点和各后缘点的连线,具体是:
作前缘点a内1和后缘点b内1的连线,并将该连线长度记为C内1;作前缘点a内2和后缘点b内2的连线,并将该连线长度记为C内2。
作前缘点a外1和后缘点b外1的连线,并将该连线长度记为C外1;作前缘点a外2和后缘点b外2的连线,并将该连线长度记为C外2。
通过得到的各前缘点与各后缘点之间的连线C内1、C内2、C外1和C外2分别确定内段引流槽两端和外段引流槽两端在该前缘缝翼沿弦向上各入口的宽度。其中:内段引流槽内端面一侧的宽度D1内1=0.1C内1,内段引流槽外端面一侧的宽度D1内2=0.1C内2;外段引流槽内端面一侧的宽度D1外2=0.1C外2,外段引流槽外端面一侧的宽度D1外1=0.1C外1。
步骤1.2:确定引流槽各入口的空间位置。
确定引流槽各入口的空间位置时,所述前缘缝翼应处于着陆时的完全打开状态。
确定内段引流槽各入口的下边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内1为起点做水平延伸线L1内1,该L1内1的长度=0.3C内1。在所述L1内1的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内1;所述的f内1点即为内段引流槽内端面一侧入口的下边界点。
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内2为起点做水平延伸线L1内2,该L1内2的长度=0.3C内2。在所述L1内2的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内2;所述的f内2点即为内段引流槽外端面一侧入口的下边界点
确定内段引流槽各入口的上边界点:
做过f内1点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内1=0.1C内1处作水平线;所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1。
做过f内2点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内2=0.1C内2处作水平线;所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2。
按照所述确定内段引流槽各入口的下边界点和上边界点的方法,确定外段引流槽各入口的下边界点和上边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧入口的下边界点f外2、外段引流槽外端面一侧入口的下边界点f外1、外段引流槽内端面一侧入口的上边界点g外2和外段引流槽外端面一侧入口的上边界点g外1。
步骤1.3:确定各引流槽的入口。
确定内段引流槽的入口:
分别连接得到的内段引流槽各入口的下边界点和上边界点:将所述内段引流槽内端面一侧入口的下边界点f内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2和内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2分别以直线与内段引流槽靠近内端面一侧上边界点g内1和内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2连接。所述各点之间连接后在空间形成四边形,将所述四边形投影在前缘缝翼下表面,由该投影得到所述内段引流槽入口的边界;沿该投影的边界线对前缘缝翼下表面进行切割,在该机翼下表面形成的切口即为所述内段引流槽入口。
确定外段引流槽的入口:
按照所述确定内段引流槽的入口的方法确定外段引流槽的入口。
步骤2,确定引流槽出口的尺寸和空间位置。
设定前缘缝翼沿展向靠近翼根一端的端面为内端面,前缘缝翼沿展向靠近翼尖一端的端面为外端面。
确定引流槽各入口的空间位置时,所述前缘缝翼应处于着陆时的完全打开状态。
步骤2.1:确定内段引流槽各出口的前边界点:所述的内段引流槽各出口的前边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的前边界点和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点。
步骤2.1.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的前边界点:在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内1与后缘点b内1之间的水平连线,在该连线上取线段L2内1,并使该线段L2内1的起点为前缘点a内1,长度=0.12C内1。在所述线段L2内1的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内1;所述d内1即为内段引流槽内端面一侧出口的前边界点。
步骤2.1.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的前边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内2与后缘点b内2之间的水平连线,在该连线上取线段L2内2,并使该线段L2内2的起点为前缘点a内2,长度=0.12C内2。在所述的L2内2的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内2;所述d内 2即为内段引流槽外端面一侧出口的前边界点。
步骤2.2:确定内段引流槽各出口的后边界点:所述的内段引流槽各出口的后边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的后边界点和内段引流槽外端面一侧出口的后边界点。
步骤2.2.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内1,该D3内1的长度=0.24C内1,该D3内1的延伸方向是后缘点b内1处。在所述的D3内1终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交,得到点e内1,交点即为内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1。
步骤2.2.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽外端面一侧出口前边界点d内2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内2,该D3内2的长度=0.24C内2,该D3内2的延伸方向是后缘点b内2处。在所述的D3内2终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交,得到点e内2,交点即为内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2。
所述延长线D3内1的长度为内段引流槽内端面一侧的出口宽度;所述延长线D3内2的长度为内段引流槽外端面一侧的出口宽度。
步骤2.3:确定外段引流槽各出口的前边界点和后边界点:
按照步骤2.1所述确定内段引流槽各出口的前边界点的方法,确定外段引流槽出口的前边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2和外段引流槽外端面一侧出口的前边界点d外1。具体是:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a外1与后缘点b外1之间的水平连线,在该连线上取线段L2外1,并使该线段L2外1的起点为前缘点a外1,长度=0.12C外1。在所述线段L2外1的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d外1;所述d外1即为外段引流槽外端面一侧出口的前边界点。
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a外2与后缘点b外2之间的水平连线,在该连线上取线段L2外2,并使该线段L2外2的起点为前缘点a外2,长度=0.12C外2。在所述的L2外2的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d外2;所述d外 2即为外段引流槽内端面一侧出口的前边界点。
按照步骤2.2所述确定内段引流槽各出口的后边界点的方法,确定外段引流槽出口的后边界点,分别得到外段引流槽外端面一侧出口的后边界点e外1和外段引流槽内端面一侧出口的后边界点e外2。具体是:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d外1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3外1,该D3外1的长度=0.24C外1,该D3外1的延伸方向是后缘点b外1处。在所述的D3外1终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交,得到点e外1,交点即为外段引流槽外端面一侧出口的后边界点e外1。
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d外2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3外2,该D3外2的长度=0.24C外2,该D3外2的延伸方向是后缘点b外2处。在所述的D3外2终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交,得到点e外2,交点即为外段引流槽内端面一侧出口的后边界点e外2。
所述延长线D3外1的长度为外段引流槽外端面一侧的出口宽度;所述延长线D3外2的长度为外段引流槽内端面一侧的出口宽度。
步骤2.4:确定各引流槽的出口和引流槽出口盖板7:
步骤2.4.1:确定内段引流槽的出口和该出口的盖板:
分别连接得到的内段引流槽各出口的前边界点和后边界点:将所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2和内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2分别以直线与内段引流槽内端面一侧后边界点e内1和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2连接。所述各点之间连接后在空间形成四边形。将所述四边形投影在前缘缝翼上表面,由该投影得到所述内段引流槽出口的边界;沿该投影的边界对前缘缝翼上表面进行切割,在该机翼上表面形成的切口即为所述内段引流槽出口,切割下来的前缘缝翼上表面即为内段引流槽的出口盖板。
所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1即为所述出口盖板的前边界点。
步骤2.4.2:确定外段引流槽的出口和该出口的盖板:
按照所述确定内段引流槽的出口和该出口的盖板的方法确定外段引流槽的出口和该出口的盖板。
步骤3,确定各引流槽槽壁的型面。所述的各引流槽槽壁的型面包括内段引流槽的两侧槽壁和外段引流槽两侧槽壁。
步骤3.1:确定内段引流槽前槽壁控制型线:
确定内段引流槽前槽壁控制型线9,该型线包括内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.1.1:内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C内1,该延长线的延伸方向是前缘点a内1处。所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i内1。
在前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.08C内1处取点j内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a内1和尖喙点z内1的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b内1连接,做前缘缝翼后缘点b内1与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h内1;作点h内1与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h内1为0.08C内1处取点k内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内1、第一控制点i内1、第二控制点j内1、第三控制点k内1和引流槽入口的下边界点f内1依次连接,获得内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.1.2:内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2为起点,向前做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,延长线的长度为0.05C内2,该延长线终点为前槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点i内2。
在前缘点a内2和后缘点b内2的连线上,距离前缘点a内2为0.08C内2处取点j内2,作为内段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a内2和尖喙点z内2的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b内2连接,做前缘缝翼后缘点b内2与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h内2;作点h内2与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h内2为0.08C内2处取点k内2,作为内段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内2、第一控制点i内2、第二控制点j内2、第三控制点k内2和引流槽入口的下边界点f内2依次连接,获得内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
至此,内段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定。
步骤3.2:确定内段引流槽后槽壁控制型线。
所述内段引流槽后槽壁控制型线10包括内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.2.1:在确定内段引流槽后槽壁控制型线10前首先需要确定引流槽出口的盖板的偏转角度。
引流槽出口的活动盖板绕铰链偏转角度β内根据引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度D3内=0.5(D3内1+D3内2)和该引流槽出口截面平均设计宽度D2内=0.5(D2内1+D2内2)通过公式(1)确定:
β内=arcsin(D2内/D3内) (1)
公式中,β内的单位为度。
靠近前缘缝翼内端面的引流槽出口截面设计宽度D2内1是在所述内段引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点d内1处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离为引流槽出口截面宽度D2内1,D2内1=0.05C内1。靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面设计宽度D2内2是在所述引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点d内2处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离为引流槽出口截面宽度D2内2,D2内1=0.05C内2。
步骤3.2.2:确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点。
确定内段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β内,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1,所述的n内1是内段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d内1偏转后的位置。同时得到偏转状态下内段引流槽盖板内端面一侧的侧缘曲线,该侧缘曲线即为内段引流槽出口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n内1和点e内1处。
确定内段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述内段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1为起点,向前缘缝翼的前缘点a内1方向做内段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C内1;该切线的终点为内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点,记为o内1。
在前缘缝翼的前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.18C内1处取点l内 1;所述的点l内1为内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
在点h内1与前缘缝翼后缘点b内1的连线上,距点h内1为0.16C内1处取点m内1,所述的点m内1为内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第四控制点。
采用非均匀有理B样条,将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1、第二控制点o内1、第三控制点l内1、第四控制点m内1和引流槽入口的上边界点g内1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线。将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.2.3:确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点。
所述确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法相同,具体是:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β内,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点n内2,所述的n内2是内段引流槽外端面一侧上的引流槽出口前边界点d内2偏转后的位置。同时得到偏转状态下内段引流槽盖板外端面一侧的侧缘曲线,该侧缘曲线即为内段引流槽出口端的控制型线。所述内段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n内2和点e内2处。
确定内段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述内段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点n内2为起点,向前缘缝翼的前缘点a内2方向做内段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C内2;该切线的终点为内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第二控制点,记为o内2。
在前缘缝翼的前缘点a内2和后缘点b内2的连线上,距离前缘点a内2为0.18C内2处取点l内 2;所述的点l内2为内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第三控制点。
在点h内2与前缘缝翼后缘点b内2的连线上,距点h内2为0.16C内2处取点m内2,所述的点m内2为内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第四控制点。
采用非均匀有理B样条,将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内2、第二控制点o内2、第三控制点l内2、第四控制点m内2和引流槽入口的上边界点g内2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线。将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.2.4:确定内段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的内段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫掠,得到内段引流槽的空间形状。所述的内段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割内段引流槽入口部位的型面。
步骤3.3:确定外段引流槽前槽壁控制型线:
确定外段引流槽前槽壁控制型线9,该型线包括外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.3.1:外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C外2,该延长线的延伸方向是前缘点a外2处。所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i外2。
在前缘点a外2和后缘点b外2的连线上,距离前缘点a外2为0.08C外2处取点j外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a外2和尖喙点z外2的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b外2连接,做前缘缝翼后缘点b外2与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h外2;作点h外2与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h外2为0.08C内2处取点k外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外2、第一控制点i外2、第二控制点j外2、第三控制点k外2和引流槽入口的下边界点f外2依次连接,获得外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.3.2:外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以外段引流槽外端面一侧出口的前边界点d外1为起点,向前做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,延长线的长度为0.05C外1,该延长线终点为前槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点i外1。
在前缘点a外1和后缘点b外1的连线上,距离前缘点a外1为0.08C外1处取点j外1,作为外段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第二控制点。
作前缘缝翼前缘点a外1和尖喙点z外1的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b外1连接,做前缘缝翼后缘点b外1与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h外1;作点h外1与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h内2为0.08C外1处取点k外1,作为外段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第三控制点。
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外1、第一控制点i外1、第二控制点j外1、第三控制点k外1和引流槽入口的下边界点f外1依次连接,获得外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线。
至此,外段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定。
步骤3.4:确定外段引流槽后槽壁控制型线。
所述外段引流槽后槽壁控制型线10包括外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线。
步骤3.4.1:在确定外段引流槽后槽壁控制型线10前首先需要确定引流槽出口的盖板的偏转角度。
引流槽出口的活动盖板绕铰链偏转角度β外根据外段引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度D3外=0.5(D3外1+D3外2)和该引流槽出口截面平均设计宽度D2外=0.5(D2外1+D2外2)通过公式(2)确定:
β外=arcsin(D2外/D3外) (2)
公式中,β外的单位为度。
靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面设计宽度D2外1是在所述引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点d外1处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离为引流槽出口截面宽度D2外1,D2外1=0.05C外1。靠近前缘缝翼内端面的引流槽出口截面设计宽度D2外2是在所述引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点d外2处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离为引流槽出口截面宽度D2外2,D2外1=0.05C外2。
步骤3.4.2:确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点。
所述确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法相同,具体是:
确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1,所述的n外1是外段引流槽外端面一侧上的引流槽出口前边界点d外1偏转后的位置。同时得到偏转状态下内段引流槽盖板外端面一侧的侧缘曲线,该侧缘曲线即为外段引流槽出口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外1和点e外1处。
确定外段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述外段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1为起点,向前缘缝翼的前缘点a外1方向做外段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C外1;该切线的终点为外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第二控制点,记为o外1。
在前缘缝翼的前缘点a外1和后缘点b外1的连线上,距离前缘点a外1为0.18C外1处取点l外 1;所述的点l外1为外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第三控制点。
在点h外1与前缘缝翼后缘点b外1的连线上,距点h外1为0.16C外1处取点m外1,所述的点m外1为外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第四控制点。
采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1、第二控制点o外1、第三控制点l外1、第四控制点m外1和引流槽入口的上边界点g外1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线。将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线。
步骤3.4.3:确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点。
所述确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线的方法相同,具体是:
确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2,所述的n外2是外段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d外2偏转后的位置。同时得到偏转状态下内段引流槽盖板内端面一侧的侧缘曲线,该侧缘曲线即为外段引流槽出口端的控制型线。所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外2和点e外2处。
确定外段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述外段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2为起点,向前缘缝翼的前缘点a外2方向做外段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C外2;该切线的终点为外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点,记为o外2。
在前缘缝翼的前缘点a外2和后缘点b外2的连线上,距离前缘点a外2为0.18C外2处取点l外 2;所述的点l外2为外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点。
在点h外2与前缘缝翼后缘点b外2的连线上,距点h外2为0.16C外2处取点m外2,所述的点m外2为外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第四控制点。
采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2、第二控制点o外2、第三控制点l外2、第四控制点m外2和引流槽入口的上边界点g外2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线。该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线。将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线。
步骤3.4.4:确定外段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的外段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫掠,得到外段引流槽的空间形状。所述的外段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割外段引流槽入口部位的型面。
至此,完成了本实施例中前缘缝翼上引流槽的设计。
本实施例所述的有引流槽的前缘缝翼的主要特征在于:在飞机现有的前缘缝翼上,设计了一个具有一定外形且入口宽出口窄的引流槽;前缘缝翼下表面的气流由于压力较高,因此会通过引流槽流向前缘缝翼上表面;由于引流槽入口宽出口窄,气流在流经引流槽的过程中,会不断加速,从而形成高速射流;又由于引流槽出口与前缘缝翼上表面相切,从引流槽出口出来的气流会沿前缘缝翼上表面的切线方向吹出,可以有效吹除前缘缝翼上表面堆积的低能量气流,从而达到延迟前缘缝翼上表面气流分离,提高飞机失速攻角,缓和飞机失速过程,改善飞机失速特性的目的。
利用计算流体力学仿真软件,验证了本实施例的前缘缝翼引流槽用于改善飞机失速特性的作用。
从附图13前缘缝翼无引流槽的升力系数曲线11上可以看到,前缘缝翼无引流槽时,某民用飞机的等弦长后掠机翼机身组合体在来流攻角α=29°之后发生了失速,且失速后升力迅速下降,来流攻角α=29°到来流攻角α=30°,无引流槽升力系数CL损失多达23%,使飞机突然失去升力,将严重危及飞行安全。而前缘缝翼有引流槽的升力系数曲线12上可以看出,前缘缝翼有引流槽时,从来流攻角α=29°到来流攻角α=31°,升力系数CL基本保持不变;从来流攻角α=31°到来流攻角α=32°,升力系数CL也只损失2%,飞机的失速过程很缓慢,失速特性得到明显改善,为飞行员提供了足够的失速预警时间用于改出失速,从而保障了飞行安全。
附图14~附图16则解释了本实施例所述的前缘缝翼引流槽改善飞机失速特性的物理机制。
由附图14可知,前缘缝翼无引流槽时,某民用飞机的等弦长后掠翼身组合体在来流攻角α=30°时,由于绕前缘缝翼的气流突然发生分离,机翼上表面被大范围的低能量气流分离区域13所覆盖。这种低能量分离气流将使飞机迅速失去升力,从而导致飞机失速。
而附图15则显示,前缘缝翼有引流槽时,同样在来流攻角α=30°时,原覆盖于机翼上表面的大范围气流分离区域13已经大幅缩小,且气流分离区域13主要集中于机翼的翼梢位置,从而保证了机翼大部分区域都具有良好的附着流动特性,维持了全机升力基本不变。
附图16的压力系数分布上直接体现引流槽延迟前缘缝翼气流分离的优点。正是由于流经引流槽的高速射流有效吹除了原本堆积于前缘缝翼上表面的低能量气流,使得前缘缝翼和飞机主翼的环量均明显增加,升力得以恢复,维持了全机升力,从而根本上改善了飞机的失速特性。所述前缘缝翼和飞机主翼的环量是压力系数曲线所包围的面积,环量的增加通过比较前缘缝翼无引流槽的压力系数分布14和前缘缝翼有引流槽的压力系数分布15可以看出。
Claims (8)
1.一种有引流槽的前缘缝翼,其特征在于,包括内段引流槽、外段引流槽和盖板作动机构;所述内段引流槽和外段引流槽分别对称的分布在该前缘缝翼展向长度1/2处的两侧,其中:内段引流槽的一端距该前缘缝翼内端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,内段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%;外段引流槽的一端距该前缘缝翼外端面的距离为该前缘缝翼展向长度的5%,外段引流槽的另一端距该前缘缝翼展向长度1/2处的距离为该前缘缝翼展向长度的2.5%;所述的前缘缝翼内端面是该前缘缝翼沿展向靠近翼根一端的端面,前缘缝翼为端面是该前缘缝翼沿展向靠近翼尖一端的端面。
2.如权利要求1所述有引流槽的前缘缝翼,其特征在于,所述内段引流槽的入口和外段引流槽的入口均位于前缘缝翼下表面的凹腔面上,并处于前缘缝翼滑轨与主翼段2的连接处之前。
3.如权利要求1所述有引流槽的前缘缝翼,其特征在于,所述内段引流槽的出口和外段引流槽的出口均位于前缘缝翼的上表面,并使所述各引流槽的出口与前缘缝翼的上表面相切;在所述各引流槽的出口处均有引流槽出口盖板。
4.如权利要求3所述有引流槽的前缘缝翼,其特征在于,所述位于各引流槽的出口的盖板是切割引流槽出口处的前缘缝翼上表面蒙皮作为该盖板;所述盖板的下表面安装有作动机构,当引流槽工作时,作动机构将带动盖板绕铰链偏转β°角,打开引流槽出口;当引流槽不工作时,作动机构带动将盖板复位,封闭引流槽出口。
5.一种设计权利要求1所述前缘缝翼引流槽的方法,其特征在于,具体过程是:
步骤1,确定引流槽各入口的宽度和空间位置;
设定前缘缝翼沿展向靠近翼根一侧的端面为内端面,前缘缝翼沿展向靠近翼尖一侧的端面为外端面;
步骤1.1:确定引流槽各入口的宽度;
Ⅰ分别提取前缘缝翼的前缘点和后缘点:
提取前缘缝翼的前缘点:所述的前缘点包括内段引流槽的前缘点和外段引流槽的前缘点;具体是内段引流槽靠近该前缘缝翼内端面处的前缘点a内1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a内2;外段引流槽靠近该前缘缝翼外端面处的前缘点a外1和靠近该前缘缝翼展向长度1/2处的前缘点a外2;所述的前缘点a内1的展向位置距该前缘缝翼内端面为5%,所述的前缘点a外1的展向位置距该前缘缝翼外端面亦为5%;所述的前缘点a内2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离为2.5%;所述的前缘点a外2的展向位置距该前缘缝翼展向长度1/2的距离亦为2.5%;
提取前缘缝翼的后缘点:所述的后缘点包括内段引流槽的后缘点和外段引流槽的后缘点;按照所述提取前缘缝翼1的前缘点的方法在该前缘缝翼上提取后缘点;
Ⅱ分别作所述各前缘点和各后缘点的连线,具体是:
作前缘点a内1和后缘点b内1的连线并将该连线长度记为C内1;作前缘点a内2和后缘点b内2的连线,并将该连线长度记为C内2;作前缘点a外1和后缘点b外1的连线,并将该连线长度记为C外1;作前缘点a外2和后缘点b外2的连线,并将该连线长度记为C外2;通过得到的各前缘点与各后缘点之间的连线C内1、C内2、C外1和C外2分别确定内段引流槽两端和外段引流槽两端在该前缘缝翼沿弦向上各入口的宽度;其中:内段引流槽靠近翼根一侧的宽度D1内1=0.1C内1,内段引流槽靠近翼尖一侧的宽度D1内2=0.1C内2;外段引流槽靠近翼根一侧的宽度D1外2=0.1C外2,内段引流槽靠近翼尖一侧的宽度D1外1=0.1C外1;
步骤1.2:确定引流槽各入口的空间位置;
确定引流槽各入口的空间位置时,所述前缘缝翼应处于着陆时的完全打开状态;
步骤1.2.1:确定内段引流槽各入口的下边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内1为起点做水平延伸线L1内1,该L1内1的长度=0.3C内1;在所述L1内1的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内1;所述的f内1点即为内段引流槽内端面一侧入口的下边界点;
在完全打开的前缘缝翼上,以前缘点a内2为起点做水平延伸线L1内2,该L1内2的长度=0.3C内2;在所述L1内2的终点处做垂线,并使该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的下表面相交,得到交点f内2;所述的f内2点即为内段引流槽外端面一侧入口的下边界点
步骤1.2.2:确定内段引流槽各入口的上边界点:
做过f内1点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内1=0.1C内1处作水平线;
所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1;
做过f内2点的垂线,该垂线向上延伸,并在该延伸线的D1内2=0.1C内2处作水平线;
所述水平线与前缘缝翼下表面的交点即为内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2;
步骤1.2.3:确定外段引流槽各入口的上边界点和下边界点:
按照所述确定内段引流槽各入口的下边界点和上边界点的方法,确定外段引流槽各入口的下边界点和上边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧入口的下边界点f外 2、外段引流槽外端面一侧入口的下边界点f外1、外段引流槽内端面一侧入口的上边界点g外2和外段引流槽外端面一侧入口的上边界点g外1;
步骤1.3:确定各引流槽的入口;
步骤1.3.1:确定内段引流槽的入口:
分别连接得到的内段引流槽各入口的下边界点和上边界点:将所述内段引流槽内端面一侧入口的下边界点f内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2和内段引流槽内端面一侧入口的上边界点g内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧入口的上边界点g内2分别以直线与内段引流槽靠近内端面一侧上边界点g内1和内段引流槽外端面一侧入口的下边界点f内2连接;所述各点之间连接后在空间形成四边形,将所述四边形投影在前缘缝翼下表面,由该投影得到所述内段引流槽入口的边界;沿该投影的边界线对前缘缝翼下表面进行切割,在该机翼下表面形成的切口即为所述内段引流槽入口;
步骤1.3.2:确定外段引流槽的的入口:
按照所述确定内段引流槽的入口的方法确定外段引流槽的入口;
步骤2,确定各引流槽出口的尺寸和空间位置;
步骤2.1:确定内段引流槽各出口的前边界点:所述的内段引流槽各出口的前边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的前边界点和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点;
步骤2.1.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的前边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内1与后缘点b内1之间的水平连线,在该连线上取线段L2内1,并使该线段L2内1的起点为前缘点a内1,长度=0.12C内1;在所述线段L2内1的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内1;所述d内1即为内段引流槽内端面一侧出口的前边界点;
步骤2.1.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的前边界点:
在完全打开的前缘缝翼上,做前缘点a内2与后缘点b内2之间的水平连线,在该连线上取线段L2内2,并使该线段L2内2的起点为前缘点a内2,长度=0.12C内2;在所述的L2内2的终点处做垂线,该垂线与处于完全打开状态下的前缘缝翼的上表面相交,得到交点d内2;所述d内2即为内段引流槽外端面一侧出口的前边界点;
步骤2.2:确定内段引流槽各出口的后边界点:所述的内段引流槽各出口的后边界点包括内段引流槽内端面一侧出口的后边界点和内段引流槽外端面一侧出口的后边界点;
步骤2.2.1:确定内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内1,该D3内1的长度=0.24C内1,该D3内1的延伸方向是后缘点b内1处;在所述的D3内1终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交得到点e内1,交点即为内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1;
D3均为引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度,D3均=0.5(D3外1+D3外2)或=0.5(D3内1+D3内2);所述D3内1和D3外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度;所述D3外1和D3内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度;
步骤2.2.2:确定内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口前边界点d内2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线D3内2,该D3内2的长度=0.24C内2,该D3内2的延伸方向是后缘点b内2处;在所述的D3内2终点处做前缘缝翼上表面的法线,该法线与前缘缝翼上表面相交得到点e内2,交点即为内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2;
步骤2.3:确定外段引流槽各出口的前边界点和后边界点:
按照步骤2.1所述确定内段引流槽各出口的前边界点的方法,确定外段引流槽各出口的前边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2和外段引流槽外端面一侧出口的前边界点d外1;
按照步骤2.2所述确定内段引流槽各出口的后边界点的方法,确定外段引流槽出口的后边界点,分别得到外段引流槽内端面一侧出口的后边界点e外2和外段引流槽外端面一侧出口的后边界点e外1;
步骤2.4:确定各引流槽的出口和引流槽出口盖板7:
步骤2.4.1:确定内段引流槽的出口和该出口的盖板:
分别连接得到的内段引流槽各出口的前边界点和后边界点,使所述前边界点各点与后边界点各点之间在空间形成四边形;将所述四边形投影在前缘缝翼上表面,由该投影得到所述内段引流槽出口的边界;沿该投影的边界线对前缘缝翼上表面进行切割,在该机翼上表面形成的切口即为所述内段引流槽出口,切割下来的前缘缝翼上表面即为内段引流槽的出口盖板;
所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1即为所述出口盖板的前边界点;
步骤2.4.2:确定外段引流槽的出口和该出口的盖板:
按照所述确定内段引流槽的出口和该出口的盖板的方法确定外段引流槽的出口和该出口的盖板;
步骤3,确定各引流槽槽壁的型面;所述的各引流槽槽壁的型面包括内段引流槽的两侧槽壁和外段引流槽两侧槽壁;
步骤3.1:确定内段引流槽前槽壁控制型线:
确定内段引流槽前槽壁控制型线,该型线包括内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线;
步骤3.1.1:确定内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线的过程是:
在完全打开的前缘缝翼上,以内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C内1,该延长线的延伸方向是前缘点a内1处;在所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i内1;
在前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.08C内1处取点j内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点;
作前缘缝翼前缘点a内1和尖喙点z内1的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b内1连接,做前缘缝翼后缘点b内1与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h内1;作点h内1与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h内1为0.08C内1处取点k内1,作为内段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点;
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内1、第一控制点i内1、第二控制点j内1、第三控制点k内1和引流槽入口的下边界点f内1依次连接,获得内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线;
步骤3.1.2:内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的确定过程:
确定内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线方法相同,分别得到内段引流槽前槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点i内2、第二控制点j内2和第三控制点k内2;采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d内2、第一控制点i内2、第二控制点j内2、第三控制点k内2和引流槽入口的下边界点f内2依次连接,获得内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线;
至此,内段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定;
步骤3.2:确定内段引流槽后槽壁控制型线;
所述内段引流槽后槽壁控制型线包括内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线;
步骤3.2.1:确定引流槽出口的盖板的偏转角度;
步骤3.2.2:确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线;所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点;
Ⅰ确定内段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β内,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1,所述的n内1是内段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d内1偏转后的位置;同时得到内段引流槽出口端的控制型线;所述内段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n内1和点e内1处;
Ⅱ确定内段引流槽入口端的控制型线:
首先确定所述内段引流槽入口端的控制型线的各控制点:
以内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1为起点,向前缘缝翼的前缘点a内1方向做内段引流槽出口端的控制型线的切线,该切线的长度为0.1C内1;该切线的终点为内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点o内1;
在前缘缝翼的前缘点a内1和后缘点b内1的连线上,距离前缘点a内1为0.18C内1处得到内段引流槽后槽壁内端面一侧控制型线的第三控制点l内1;
在点h内1与前缘缝翼后缘点b内1的连线上,距点h内1为0.16C内1处取内段引流槽后槽壁内端面一侧控制型线的第四控制点m内1;
采用非均匀有理B样条,将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内1、第二控制点o内1、第三控制点l内1、第四控制点m内1和引流槽入口的上边界点g内1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线;该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线;将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线;
步骤3.2.3:确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线:
所述的内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线分为内段引流槽出口端的控制型线和内段引流槽入口端的控制型线;所述内段引流槽出口端的控制型线与内段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β内角后的位置点n内2;
通过步骤3.2.2所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第二控制点o内2、第三控制点l内2和第四控制点m内2;内段引流槽后槽壁的外端面一侧控制型线的第一控制点为盖板的前边界点偏转β内角后的位置点n内2;
采用非均匀有理B样条将内段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n内2、第二控制点o内2、第三控制点l内2、第四控制点m内2和引流槽入口的上边界点g内2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线;该非均匀有理B样条曲线即为内段引流槽入口端的控制型线;将得到的内段引流槽入口端的控制型线与内段引流槽出口端的控制型线连接,得到内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线;
步骤3.2.4:确定内段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的内段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以得到的内段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫掠,得到内段引流槽的空间形状;所述的内段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割内段引流槽入口部位的型面;
步骤3.3.确定外段引流槽前槽壁控制型线:
确定外段引流槽前槽壁控制型线,该型线包括外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线;
步骤3.3.1:外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线确定过程:
在完全打开的前缘缝翼上,以外段引流槽内端面一侧出口的前边界点d外2为起点,做前缘缝翼上表面切线方向的延长线,该延长线的长度为0.05C外2,该延长线的延伸方向是前缘点a外2处;在所述的延长线的终点为前槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点i外2;此控制点用于保证引流槽4的出口与前缘缝翼1的上表面相切;在前缘点a外2和后缘点b外2的连线上,距离前缘点a外2为0.08C内1处取点j外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点;
作前缘缝翼前缘点a外2和尖喙点z外2的连线,取连线的中点,并将该连线的中点与前缘缝翼后缘点b外2连接,做前缘缝翼后缘点b外2与该连线中点与的延长线,延长线与前缘缝翼下表面的交点记为点h外2;作点h外2与前缘缝翼后缘点的连线,并在连线上距点h外2为0.08C外2处取点k外2,作为外段引流槽前槽壁的内端面一侧控制型线的第三控制点;
采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外2、第一控制点i外2、第二控制点j外2、第三控制点k外2和引流槽入口的下边界点f外2依次连接,获得外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线;
步骤3.3.2:确定外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线:
采用步骤3.3.1中所述确定外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线的方法确定外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线,得到外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线的第一控制点i外1、第二控制点j外1和第三控制点k外1;采用非均匀有理B样条,将引流槽出口的前边界点d外1、第一控制点i外1、第二控制点j外1、第三控制点k外1和引流槽入口的下边界点f外1依次连接,获得外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线;
至此,外段引流槽前槽壁的两条控制型线已经确定;
步骤3.4:确定外段引流槽后槽壁控制型线;
所述外段引流槽后槽壁控制型线包括外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线和外段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线;
步骤3.4.1:确定引流槽出口的盖板的偏转角度;
步骤3.4.2:确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线;
所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点;
所述确定外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法相同,具体是:
Ⅰ确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1,所述的n外1是外段引流槽外端面一侧上的引流槽出口前边界点d外1偏转后的位置;同时得到偏转状态下外段引流槽出口端的控制型线;所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外1和点e外1处;
Ⅱ确定外段引流槽入口端的控制型线:
按照步骤3.2.2中所述确定内段引流槽入口端的控制型线的方法确定外段引流槽入口端的控制型线,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第二控制点o外 1、第三控制点l外1和第四控制点m外1;采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁外端面一侧控制型线的第一控制点n外1、第二控制点o外1、第三控制点l外1、第四控制点m外1和引流槽入口的上边界点g外1依次连接,得到非均匀有理B样条曲线;该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线;将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线;
步骤3.4.3:确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线:
所述的外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线分为外段引流槽出口端的控制型线和外段引流槽入口端的控制型线;所述外段引流槽出口端的控制型线与外段引流槽入口端的控制型线的分界点是盖板的前边界点偏转β外角后的位置点;
所述确定外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线的方法与所述确定内段引流槽后槽壁的外端面一侧的控制型线的方法相同;
Ⅰ确定外段引流槽出口端的控制型线:
将引流槽出口的盖板绕铰链偏转角度β外,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2,所述的n外2是外段引流槽内端面一侧上的引流槽出口前边界点d外2偏转后的位置;同时得到偏转状态下外段引流槽出口端的控制型线;所述外段引流槽出口端的控制型线的两端分别位于点n外2和点e外2处;
Ⅱ确定外段引流槽入口端的控制型线:
按照步骤3.2.2中所述确定内段引流槽入口端的控制型线的方法确定外段引流槽入口端的控制型线,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第二控制点o外2、第三控制点l外2和第四控制点m外2;采用非均匀有理B样条,将外段引流槽后槽壁的内端面一侧控制型线的第一控制点n外2、第二控制点o外2、第三控制点l外2、第四控制点m外2和引流槽入口的上边界点g外2依次连接,得到非均匀有理B样条曲线;该非均匀有理B样条曲线即为外段引流槽入口端的控制型线;将得到的外段引流槽入口端的控制型线与外段引流槽出口端的控制型线连接,得到外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线;
步骤3.4.4:确定外段引流槽的空间形状:
以步骤1中得到的外段引流槽入口的型面作为扫掠平面,以外段引流槽前槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽前槽壁的外端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁的内端面一侧的控制型线、外段引流槽后槽壁外端面一侧的控制型线为控制内段引流槽空间形状的控制型线为扫掠控制线,进行扫略,得到外段引流槽的空间形状;所述的外段引流槽入口的型面是指在前缘缝翼下表面待切割外段引流槽入口部位的型面;
至此,完成了前缘缝翼上引流槽的设计。
6.如权利要求5所述设计权利要求1所述前缘缝翼引流槽的方法,其特征在于,在确定引流槽出口的盖板的偏转角度通过公式(2)确定:
β=arcsin(D2均/D3均) (2)
公式中,β的单位为度;D2均为引流槽出口截面的平均宽度,D2均=0.5(D2外1+D2外2)或=0.5(D2内1+D2内2);所述D2内1和D2外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽出口截面宽度;所述D2外1和D2内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面宽度;
D3均为引流槽在前缘缝翼上表面出口的平均宽度,D3均=0.5(D3外1+D3外2)或=0.5(D3内1+D3内2);所述D3内1和D3外2为靠近前缘缝翼内端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度;所述D3外1和D3内2为靠近前缘缝翼外端面的引流槽在前缘缝翼上表面出口的宽度。
7.如权利要求6所述设计权利要求1所述前缘缝翼引流槽的方法,其特征在于,所述靠近前缘缝翼外端面的引流槽出口截面宽度是各引流槽在前缘缝翼上表面出口的前边界点处做该引流槽后槽壁的法线,该法线与引流槽后槽壁的交点与所述前缘缝翼上表面出口的前边界点之间的距离。
8.如权利要求5所述设计权利要求1所述前缘缝翼引流槽的方法,其特征在于,连接得到的内段引流槽各出口的前边界点和后边界点时,将所述内段引流槽内端面一侧出口的前边界点d内1分别以直线与内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2和内段引流槽内端面一侧出口的后边界点e内1连接;将所述内段引流槽外端面一侧出口的后边界点e内2分别以直线与内段引流槽内端面一侧后边界点e内1和内段引流槽外端面一侧出口的前边界点d内2连接。
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