[实用新型]机翼翼梢反方向旋流装置

说明书

所属技术领域：

本发明属于航空机械领域，特别是涉及一种减少飞机机翼诱导阻力的装置。

背景技术：

飞机在飞行中，其机翼的诱导阻力，约占巡航飞行阻力的40％，因此减少诱导阻力，对提高整个飞机的气动性能和经济性，具有重大的意义。一般机翼展弦比愈大，诱导阻力愈小，但结构重量也随之增大。另一种方式是采取更好的翼型。按照机翼产生诱导阻力的原理，有的在机翼翼梢加装垂直端板，以抑制翼梢下游形成自由尾涡，起一定的作用，但效果不大。有的将尾翼(包括方向舵)装在机翼翼梢处，但减阻效果也不显著。20世纪70年代，R·T惠特科姆提出“翼梢小翼”减阻方案。以后经有关研究试验，证实合理形状、结构和布置的翼梢小翼，可使诱导阻力减少20％--25％，这大致相当于机翼的升阻比可提高约7％，从而相应提高飞机的经济性，已开始应用于运输机、客机等飞机上。但仍不能进一步大幅度降低飞行中的诱导阻力，同时翼梢小翼影响机翼结构重量，本身还有一定的空气阻力。

发明内容：

针对现有机翼减阻装置存在的不足。本发明研究创新了一种机翼翼梢反方向旋流装置，这种装置在翼梢产生的旋流，与原机翼在飞行中自下翼面绕翼梢向上翼面流动旋流方向相反。大大抑制翼梢下游涡流(尾涡)的产生，可进一步较大幅度降低其诱导阻力。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：机翼飞机两端翼梢处，各连接一个特定的旋流套，旋流套内开孔(条状缝孔)连接导管，从发动机(燃气轮机等)压气机部分引出少量压缩空气，通过控制阀和导管，经条形缝孔沿切向进入旋流套内，产生旋转流动，同时压缩空气沿旋流套外罩，经外喷口向下喷出形成射流，和旋流套前方进气汇合，组成旋流，其方向与原机翼从下翼面绕过翼梢流向上翼面的旋流方向相反、抑制、消除翼梢下游气流中的自由尾涡，达到减少诱导阻力的目的。

本实用新型的有益效果是：基本上不影响原有的机翼和动力结构，装置简单管状的旋流套，只从普通燃气涡轮压气机部分引出很少量的压缩空气(一般不超过其总量的1％)。以在翼梢部位产生适量的反向旋流，诱导阻力约可降低30％--40％，而且其流动还产生一定附加的推力和升力，整个装置简单、可靠、重量轻。

下面结合附图和实例，对本实用新型的结构和原理作进一步说明。

本实用新型中，(图1)，旋流套(7)位于飞机机翼(5)的两端，机翼内装有导管(6)，导管一端通过控制阀(2)，与发动机(燃气涡轮等)压气机引出管连接。导管另一端连接旋流套(7)及其上方的外罩(8)。构成从压气机引出，经控制阀(2)、导管(6)至旋流套(7)的连通管道。发动机(1)压气机引出少量压缩空气，(流速为V_R)，经由此管道流入旋流套(7)与外罩(8)之间的空隙，(图1--图4)，气流分两路，一路流至旋流套条缝形内喷口(10)，沿切线方向以速度V_A喷射入旋流套。使气流在旋流套内旋转(旋流)。另一路则沿外罩与旋流套之间空隙继续流动，从条缝形外喷口以速度V_B向下喷出，形成条缝附壁射流(如图中各箭头所示方向)。根据附壁射流特性，此流将诱导卷吸附近大量空气贴附旋流套外套流动。方向正好与机翼下翼面(4)与上翼面(3)压力差，所导致绕翼梢向上流动方向相反(图3中V_C箭头)，同时旋流套(7)旋流亦与原机翼翼梢后缘向下游的自由尾涡流动方向相反。加之前方以速度V流进旋流套的气流汇合一起，使产生涡流作用减弱，接近基本消失，使翼梢附近及后部气流，形成以速度V_X平行地以比较平直向后流动。效果更接近空气流过无限长机翼的情形。各翼剖面相对来流方向向下偏转的下洗角减小。与此垂直来流总的空气动力方向向后偏转程度也缩小，结果实际攻角更接近几何攻角，对迎面来流方向产生的分力即诱导阻力随之减小。适当的设计可使此诱导阻力减少30％--40％，相当于机翼实际升阻比提高约10％--15％。

同时，通过旋流套的气流，能产生一定附加的推力，而旋流套外套条缝形喷口向下的空气喷射，还产生一定的附加升力。

飞行中进入涡流套(7)及其外罩(8)的压缩空气的流量通过控制阀(2)控制，其耗气量一般较少(一般不超过发动机压气机流量的1％)。操纵两侧机翼两个控制阀不同的开闭程度，可使两侧翼梢涡流套装置的流量、流速不同，两侧翼梢产生附加推力、侧升力也不同，由此可进一步比较精确操纵飞机的飞行状态，提高飞机的操纵性。