[发明专利]提高航空器垂直尾翼的空气动力学效率的方法

说明书

 本发明涉及一种提高航空器垂直尾翼的空气动力学效率的方法，还涉及一种实现这种方法的垂直尾翼，和包括这种垂直尾翼的航空器。

本发明适用于任何类型的航空器，特别适用于通过机翼携带其发动机的飞机。

众所周知，航空器的垂直尾翼因为其表面能够产生侧向升力和空气动力学阻力，并且它能够赋予所述航空器在每一种飞行状况下的稳定性，机动性和平衡。

所述垂直尾翼的表面的大小被设置成，能够补偿由于航空器的一台引擎的故障导致的偏航效应，从而允许在出现引擎故障时赋予所述航空器足够低的最小控制速度，以满足所述航空器的起飞与着陆性能。所述垂直尾翼的尺寸是在所述航空器的低侧滑速度下计算的，实现了相对于所述垂直尾翼稳定器具有最大角位置的控制表面。

另外，通过以下文献还可了解：

- 在US-2，356，139中，披露了一种提高航空器垂直尾翼的空气动力学效率的方法，包括垂直稳定器和能够相对所述垂直稳定器旋转的控制表面。为此，所述稳定器被扩大成具有额外的后稳定器，所述额外稳定器的长度高于其接触现有稳定器处的高度。所述额外的稳定器的目的是提高指示由整个垂直尾翼产生的、作为所述航空器的偏航角的函数的偏航扭矩的系数；

- 在EP-0，887，256中，披露了一种航空器的垂直尾翼，更具体讲包括垂直稳定器，包括两部分的控制表面，和扰流器；和

- 在文献WO-00/07875中，一种航空器的垂直尾翼，在其上端设有板。

本发明的目的是提高垂直尾翼的侧面升力或在缩小所述垂直尾翼表面的同时保持相同的侧面升力。为此，本发明提供了一种能够在所述垂直尾翼的整个高度上提高该垂直尾翼的局部空气动力学效率的方法，即要使侧面升力系数的局部值提高到更接近所述侧面升力系数最大可接受值，超过该最大可接受值，在所述垂直尾翼的表面上会出现空气层分离。

为此，根据本发明，用于提高航空器垂直尾翼的空气动力学效率的方法，该垂直尾翼包括垂直稳定器和能够绕铰链轴线相对于所述稳定器旋转的控制表面，所述方法的特征在于所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例沿所述垂直尾翼的高度而变化，以便将应用于所述垂直尾翼的侧面升力系数的局部值调整到最大可接受值，所述控制表面局部弦是所述控制表面的后缘和所述铰链轴线之间的距离，所述垂直稳定器局部弦是铰链轴线和所述稳定器的前缘之间的距离。

有利的是，所述侧面升力系数的最大可接受值是这样的值，对于所述控制表面和所述稳定器之间的给定的角度来说，超过该值，在所述垂直尾翼的表面上会出现空气动力学流动的分离。

另外，所述可变的比例是在所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间作为所述侧面升力系数的局部值的函数确定的，所述侧面升力系数的局部值是利用控制表面相对于稳定器的角度计算的，对该角度来说，在所述垂直尾翼的表面上会出现空气动力学流动的分离。

在所述垂直尾翼的根部附近，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例与控制表面局部弦/垂直稳定器局部弦的恒定比例相比有所提高，并且，在所述垂直尾翼的梢部附近，与所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例相比，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的恒定比例有所降低。

在第一个实施方案中，所述方法能够改进大体上梯形的垂直尾翼，其具有所述控制表面的直线后缘和所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例是常数的铰链轴线，所述改进在于在给定位置上使所述铰链轴线沿一定方向旋转一定角度，使得在所述根部附近，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例有所提高，并且在所述梢部附近，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例有所降低。

在第二个实施方案中，获得了所述垂直尾翼，以便所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例允许沿着在所述根部和所述垂直稳定器的给定高度之间的所述垂直尾翼的高度，侧面升力系数的局部值为或为常数或小于等于所述最大可接受值，并且在所述垂直稳定器的给定高度和所述梢部之间侧面升力系数的局部值逐渐降低。

在该第二个实施方案中，所述方法可以改进大致梯形的垂直尾翼，并且具有所述控制表面的直线后缘和所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例是常数的铰链轴线，所述改进在于在给定位置上使所述铰链轴线沿一定方向旋转一定角度，使得在所述根部附近，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例有所提高，并且在所述梢部附近，所述控制表面局部弦和所述垂直稳定器局部弦之间的比例有所降低，并且赋予所述控制表面的后缘凹曲线形状。