[发明专利]一种仿鲨鱼皮的减阻机翼的减阻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿鲨鱼皮的减阻机翼的减阻方法。

背景技术

在自然界中充满着各种各样的生物，他们本身所具有的结构、材料和表面的特性，能够被开发用作商业用途。生体模仿学，顾名思义，即研究自然界中植物和动物的特性然后做出灵感设计。通过研究和理解这些自然现象的机理，我们有可能复制这些现象用于我们的需求。模仿快速游行的鲨鱼身上生长着沿着流动方向的似肋条结构，这种结构被认为是用于减少在混乱的流场中的摩擦阻力。将在鲨鱼肋条结构的基础之上复制和改进的结构进行研究和应用，发现最大能提供接近百分之十的减阻率。

实际上流体流过物体表面时，表面层会产生涡流，涡流和表面作用还有相邻的涡流作用会使表面附近的涡流迅速向外射出，这时它们会和外层的涡流纠缠扭曲在一起，使它的瞬时速度变大。涡流迅速向外层射出转变和和外层的混乱的流动是动量交换的形式，也构成了影响流体阻力的主要因素。减少这种涡流的外射是减阻的关键因素，根据这个原理提出的减阻技术成功的可能性是相当大的。

发明内容

本发明的目的是为了解决飞机表面涡流构成飞行阻力的问题，而提出一种仿鲨鱼皮的减阻机翼。

仿鲨鱼皮的减阻机翼，其组成包括：分别安装在机身两侧的机翼，在机身表面安装一组速度传感器，在每个机翼的表面附着蒙皮层，蒙皮层表面具有一组弧形的凸起肋条，相邻两根凸起肋条之间形成凹槽；且凸起肋条是缠绕在机翼表面的，每根凸起肋条的横截面呈椭圆形或圆形，每根凸起肋条横截面的面积约为245-628mm²，相邻两根凸起肋条横截面所在椭圆形或圆形的中点之间的距离为25-40mm；

其中，蒙皮层由形状记忆聚合物基体和形状记忆聚合物基体内部设置的弹性纤维体构成。

仿鲨鱼皮的减阻机翼的减阻方法，所述仿鲨鱼皮的减阻机翼的减阻方法通过以下步骤实现，

步骤一、将弹性纤维体卷成螺旋状放在形状记忆聚合物基体中，形成弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料，对弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料加热，使其温度升高，并施加外力将形状记忆聚合物基体拉长，此时在弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料表面形成具有凸起肋条与凹槽相间排列的仿鲨鱼皮肋条结构；

步骤二、降低步骤一获得的弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料的温度，使形状记忆聚合物基体产生恢复原状的回复力，并最终恢复原状，即制成了仿鲨鱼皮肋条结构的蒙皮层；

步骤三、将步骤二制成的蒙皮层铺设在飞机的变后缘机翼或者变弦度机翼的表面；

步骤四、飞行过程中，蒙皮层通过安装在机身表面的速度传感器测量周围流场情况，以判断是否需要改变蒙皮层的表面结构而产生凸起肋条和凹槽：

若速度传感器测得飞机飞行速度在500-1000km/h，即判断为需要改变蒙皮层的表面结构，则加热蒙皮层使其升温，借助变后缘机翼或者变弦度机翼的拉伸力，产生仿鲨鱼皮肋条结构；

否则，无需改变蒙皮层的表面结构。

本发明的有益效果为：

本发明是在飞机的飞行过程中使局部机翼产生一些类似鲨鱼肋条结构，通过仿鲨鱼皮肋条结构，改变飞机周围的流场的特性，从而减少飞机飞行所受阻力。且所用蒙皮层即为仿鲨鱼皮肋条结构蒙皮，是由弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料制成，形状记忆聚合物复合材料由形状记忆聚合物材料和弹性纤维体组成。所用的弹性纤维增强形状记忆聚合物复合材料的可回复应变达到了10％以上，具有较大的可回复应变，再回复时又能够输出较大的外力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明涉及的表面形成具有凸起肋条5与凹槽6相间排列的仿鲨鱼皮肋条结构的蒙皮层；

图3为本发明涉及的蒙皮层的恢复原状时的结构示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的仿鲨鱼皮的减阻机翼，结合图1所示，其组成包括：分别安装在机身1两侧的机翼2，在机身1表面安装一组速度传感器3，在每个机翼2的表面附着蒙皮层4，蒙皮层4表面具有一组弧形的凸起肋条5，相邻两根凸起肋条5之间形成凹槽6；且凸起肋条5是缠绕在机翼2表面的，每根凸起肋条5的横截面呈椭圆形或圆形，每根凸起肋条5横截面的面积约为245-628mm²，相邻两根凸起肋条5横截面所在椭圆形或圆形的中点之间的距离为25-40mm；

其中，蒙皮层4由形状记忆聚合物基体7和形状记忆聚合物基体7内部设置的弹性纤维体8构成。

具体实施方式二：