[实用新型]一种用于飞机垂尾的涡流发生器

说明书

技术领域

本实用新型用于改善飞机的气动特性，具体地涉及一种用于飞机垂尾的涡流发生器。

背景技术

气流在流经飞机表面时，边界层的气流能量较低，这样会导致飞机提前失速，进而影响飞机的最小操纵速度和飞行品质。涡流发生器是一种可以推迟、控制和防止边界层从表面分离的结构。通过涡流发生器的气流的能量较高混合并取代一部分其后的边界层内低能量的气流，延缓气流分离，进而防止飞机提前失速，提高飞行品质。

目前，国外涡流发生器迎风面多为矩形、梯形和铲形，制造过程复杂且重量较大，通常安装在机翼表面和发动机短舱上，位置相对于局部气流的迎角为12°～15°。涡流发生器与主结构的连接面通常是通过胶接方法来实现。

国内自主研制的飞机在本实用新型之前，涡流发生器的设计、制造和应用尚处于空白期。在YF飞机科研试飞时，垂尾处的流场分离严重，致使试飞员很难保持或控制航向和坡度，进而导致飞机的方向舵铰链力矩非线性情况严重，最小操纵速度过高无法满足该型机的适航取证需要。

发明内容

为有效改善垂尾处的流场和方向舵的铰链力矩特性，进而降低飞机的最小操纵速度，使YF飞机满足适航条款要求，同时具备优良的飞行品质，设计了一种用于飞机垂尾的涡流发生器，包括涡流发生器的底板和涡流发生器的工作面，所述涡流发生器是剖面形状为T形的直角三角形涡流发生器，并且通过底板安装在飞机垂尾上，所述涡流发生器的工作面与构造水平面的夹角为42°，其中直角三角形的一条直角边朝向垂尾后边缘。

该涡流发生器对于科研阶段的飞机优化过程来说，对主要结构的改动量较小，实施简单、容易、快速且效果好、重量轻、成本低。

该实用新型可以广泛应用于解决定翼机的垂尾流场分离、方向舵铰链力矩非线形和最小操纵速度过大等问题。

按一定角度和位置要求自下而上将剖面形状为T形的三角形涡流发生器铆接在垂尾蒙皮的表面。当气流到达该涡流发生器时，就会在迎风面处产生高能量的涡流，从而改善垂尾处的流场，推迟、控制和防止边界层从表面分离，进而改善方向舵铰链力矩特性和最小操纵速度。

通过对安装在垂尾上的涡流发生器进行试飞验证，得出此结构满足产生较强涡流进而改善垂尾处流场，推迟、控制和防止边界层从表面分离，有效地改善了垂尾后部的方向舵铰链力矩特性并使飞机的最小操纵速度满足适航取证要求。通过对飞机尾部结构进行较小的改动、较低的重量代价、较少的制造费用和简单的实施过程有效地改善了飞机的飞行品质，取得了令人满意的效果。

附图说明

图1是本实用新型涡流发生器的工作原理图；

图2是本实用新型涡流发生器的主视图；

图3是本实用新型涡流发生器的俯视图；

图4是本实用新型涡流发生器的左视图；

图5是本实用新型涡流发生器在垂尾上的安装布局示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是涡流发生器与垂尾的安装关系示意图。

1-涡流发生器的底板2-涡流发生器的工作面3-垂尾

4-构造水平面5-垂尾后边缘

具体实施方式

参见图2-7，通过涡流发生器底板1上宽度d＝25mm的连接边与垂尾3进行铆接，各连接边的铆钉排数为单排。涡流发生器是剖面形状为T形的直角三角形涡流发生器，其工作面与构造水平面4的夹角为42°，其中三角形的直角朝向机身后部涡流发生器后边距垂尾后边缘5为240mm～260mm。涡流发生器的连接翻边要求至少要有3个铆钉连接在垂尾内部的肋或长桁的翻边上以保证连接强度需要，连接所用的铆钉均为Φ3.2的凸头铆钉。

涡流发生器①的结构中三角形面板的长边②a＝130mm，短边③b＝65mm,三角形面板④厚度δ＝4mm，零件纤维方向为三角形面板的长边方向。T形剖面的底板⑤厚度δ₁＝2mm，底板上各连接边宽度d＝25mm，三角形面板与T形底板的过渡区⑥处R角为R＝3mm，其余圆角均为R₁＝5mm。