[发明专利]一种可变体飞行器机翼变掠方法

说明书

技术领域

本发明属于飞行器设计技术领域，用于设计全航程性能俱优的新型飞行器。

背景技术

飞行器在完整飞行的各个阶段，对气动性能的需求不同。若各个阶段采用相同的外形，则会导致一个或多个阶段的气动性能较低。即使综合考虑各个阶段的气动性能需求从而采用折中的外形，仍然会对各个阶段的气动性能造成不利影响。

自然界中飞行生物的飞行方式为上述问题的解决提供了一种思路。这种思路的核心在于“使飞行器外形随需而变”。例如，在低速起飞或着陆时变为高升力外形，在巡航时变为高升阻比外形。

针对“使飞行器外形随需而变”这一思路，已出现三类概念：小尺度局部变形、中尺度分布变形、大尺度全局变形。小尺度局部变形研究具有许多活跃的研究主题，如通过射流等方式实现“虚拟形状变化”，或通过柔性材料结构与精密作动装置等方式实现“实际形状变化”，从而对飞行器局部流场结构产生有利影响，进而提高飞行器性能。中尺度分布变形研究是通过改变翼型弯度、厚度、弦长等方式，实现气动特性改进和控制效率提升。大尺度全局变形研究中概念创新十分关键，如已有的折叠翼方案和蝙蝠翼方案，均进行了全新概念设计，以便从根本上实现气动、结构、控制方面的显著收益。

“使飞行器外形随需而变”这一思路的一个典型应用实例是变翼掠飞机。现有变翼掠飞机大多采用“旋转式变翼掠”，即机翼绕翼根处转轴旋转。这会给翼根处整流带来困扰，亦会在翼尖带有小翼或垂尾时恶化阻力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种既满足飞行器多样化气动性能需求，又避免飞行器局部气动性能恶化，可实现全航程性能俱优的可变体飞行器机翼变掠方法。

本发明的技术解决方案是：一种可变体飞行器机翼变掠方法，步骤如下：

(1)将可变体飞行器机翼视为由翼型沿机翼的展向叠加而成；所述的翼型为机翼的二维流向剖面，其展向尺度为零；

(2)在所述的机翼上选择一个展向位置作为基准位置，对展向位置至翼尖位置之间的所有翼型进行正比例函数规律的流向平移；每个翼型对应的正比例函数的自变量为该翼型位置距基准位置的展向距离，因变量为该翼型所需的流向平移量，比例系数为终止掠角的正切值与初始掠角的正切值之差。

所述的基准位置，既可在翼根，亦可在翼根与翼尖之间；当在翼根时，机翼整体可实现变掠；当在翼根与翼尖之间时，机翼外段可实现变掠。

所述的流向平移量，既可取正值，亦可取负值；当取正值时，机翼掠角增大；当取负值时，机翼掠角减小。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)本发明使得飞行器在获得“随需而变”的机翼掠角及其气动性能的同时，变掠机翼靠近机身一端处在变掠过程中不会出现较大间隙，因而本发明使得变掠机翼靠近机身一端处无需设计复杂的整流装置。

(2)本发明使得飞行器在获得“随需而变”的机翼掠角及其气动性能的同时，变掠机翼远离机身一端处在变掠过程中不会使翼型呈现非流向态势，因而本发明使得变掠机翼远离机身一端处可根据设计需要带有小翼或垂尾。

(3)本发明既能够满足飞行器多样化气动性能需求，又能够避免飞行器局部气动性能恶化，能够实现全航程性能俱优。

附图说明

图1为本发明的“剪切式变翼掠”示意图；

图2为本发明的变掠机翼实现方式流程图；

图3为本发明的变掠机翼结构组成示意图；

图4为本发明与现有技术相比的有益效果图。

具体实施方式

一种可变体飞行器机翼变掠方法，步骤如下：

(1)将可变体飞行器机翼视为由翼型沿机翼的展向叠加而成。所述的翼型为机翼的二维流向剖面，其展向尺度为零；而机翼为三维体，其展向尺度为有限数值。

(2)在所述的机翼上选择一个展向位置作为基准位置，对基准位置至翼尖位置之间的所有翼型进行正比例函数规律的流向平移；基准位置的翼型的流向平移量为零，越靠近翼尖的翼型的流向平移量绝对值越大，由此实现可变体飞行器“剪切式变翼掠”(如图1所示)。所述的基准位置既可在翼根，亦可在翼根与翼尖之间；当在翼根时，机翼整体可实现变掠；当在翼根与翼尖之间时，机翼外段可实现变掠。具体在翼根与翼尖之间的什么位置，根据总体设计指标而定。