[发明专利]气囊式襟翼

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，具体是一种气囊式襟翼。

背景技术

现代飞行器设计，尤其是大型飞机设计中，保证在起飞着陆时低速压情况下能够获得足够的升力是一项十分关键的工作。目前，在设计中通常采用前缘缝翼、后缘襟翼等复杂的多段式增升装置，这些装置在起飞、着陆时可以增加机翼的弯度和有效面积，控制气流流动，从而达到增升的目的。但是多段翼型上的流动非常复杂，涉及附面层、尾迹干扰、分离等复杂流动现象，使得高性能多段翼型的设计变得非常困难。即使设计成功，实际使用时也往往难以达到预期效果。因此，在原有普通翼型的基础上增加一些简单的装置来提高翼型的气动性能是一种很有应用价值技术。

传统襟翼都是通过部分翼面的相对偏转来改变机翼上的气流流向，以此获得期望的空气动力学特性。襟翼的偏转一般由液压系统或一定功率的舵机完成。这些系统(尤其是液压机械系统)不仅重量和体积都比较大，而且不便于设计和安装。因为襟翼通常位于厚度很小的机翼后缘，有时飞机设计者们不得不在翼面上鼓起一个凸包来安置襟翼的驱动系统(这显然会影响机翼的气动特性，从而影响操纵效率)。

此外，现代作战飞机特别强调隐身性能，而传统襟翼与机翼翼面之间不可避免地存在间隙，当襟翼打开时，襟翼与翼面之间的角度更大，这就会带来强烈的角反射问题，不利于飞机的隐身设计。

本发明利用空气动力学原理，通过在机翼根部的后缘附近设计一种气囊式的充气结构来代替原来的机械式襟翼操纵面，实现飞机的可控飞行。使用时可通过充气设备打开，使用后收起即可。气囊式襟翼不仅结构重量轻，而且设计、加工、维护和控制等都较方便。在无需改变翼面结构的情况下，获得飞行器操纵所需的空气动力学特性，同时此襟翼模式还不会影响飞机的隐身性能。

为了验证本发明的有效性，进行了风洞实验，结果表明，气囊式襟翼显然能带来较大的升力增加，证明了气囊式襟翼的有效性，能够控制飞行器飞行姿态的改变。

发明内容

为克服现有技术中存在的体积大、不利于飞机隐身的不足，本发明提出了一种气囊式襟翼。

本发明包括粘贴在两侧机翼下表面的气囊式襟翼。

气囊式襟翼是用橡胶材料制成的矩形气囊。气囊式襟翼的一个表面为粘贴面；通过该粘贴面将气囊式襟翼粘贴固定在直机翼的下表面。

气囊式襟翼的弦向尺寸为1.5％～8％机翼根弦长，展向尺寸为机翼展长的22％～100％。气囊式襟翼固定在机翼的下表面。气囊式襟翼的后缘距机翼1的后缘为0％～10％机翼根弦长；气囊式襟翼的右端距机翼翼根为0％～10％机翼展长。

在气囊式襟翼的粘贴面中央处开有通气孔，在通气孔上套有空心螺栓；蒙皮剖面上的通孔与气囊式襟翼通气孔为同心孔。空心螺栓的外圆周表面有螺纹；螺帽套装在空心螺栓上，将螺帽装入蒙皮剖面上的通孔内，并使气囊式襟翼具有5％～14％的初始伸长量。

空气压缩机位于机身内部；机翼下表面的气囊式襟翼共用一个空气压缩机。将空气压缩机与气囊进气口通过通气管道连接；气囊进气口与电磁阀门进气口连接。三通管的三个管头分别与空心螺栓和两个电磁阀门连接。气囊进气口和气囊出气口分别与电磁阀门串接。

本发明在机翼后缘附近表面安装一种充气结构，该结构由橡胶材料粘贴而成。橡胶材料选用弹性模量大且密封性好的材料。本发明中，各气囊共用一套充气系统。在需要使用襟翼时，通过充气装置对橡胶材料内部进行充气加压。在内部压力的作用下，橡胶材料制成的气囊体积增大，气囊从机翼表面上突起，改变了机翼表面形状，从而影响其绕流流场，获得操纵飞机姿态和控制飞机飞行的气动力。经风洞实验，实验风速为10m/s，雷诺数为750000。实验的结果列于表1中，表中第一行为实验迎角，第二行是气囊式襟翼未打开时得到的升力系数，第三行为气囊式襟翼打开后得到的升力系数。风洞实验的结果表明，气囊式襟翼打开后显然能带来较大的升力增加，能够明显地改变直机翼的气动特性。证明了气囊式襟翼的有效性，能够在飞行器上产生较大的操纵力，从而改变飞行状态。

表1气囊式襟翼2带来的增升效果