[发明专利]一种改善电动垂直起降飞机性能的低阻翼尖结构

说明书

本发明公开了一种改善电动垂直起降飞机性能的低阻翼尖结构，包括低阻翼尖，所述低阻翼尖安装在机翼翼梢端部位置，所述低阻翼尖根部弦长设为X1，所述低阻翼尖梢部弦长设为X2，所述X2/X1的比值范围在0.25～0.5，所述低阻翼尖的型面与机翼的型面在连接处相切连续，所述低阻翼尖型面的前缘线与机翼型面的前缘线相切连续，所述低阻翼尖型面的后缘线与机翼型面的后缘线相切连续。本结构低阻翼尖可以降低巡航时的诱导阻力，增加全机升阻比，提升飞机的航程及增加飞机的有效载荷；同时可以降低因小翼上反带来的横航向动稳定性负面影响，改善飞机的荷兰滚特性。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种改善电动垂直起降飞机性能的低阻翼尖结构。

背景技术

eVTOL(Electric Vertical Takeoff and Landing)电动垂直起降飞行器应用涉及城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景模式。加上电池技术、自动控制和互联网技术的进步，使得大规模的城市航空运输似乎比以往任何时候都更可行。这种城市航空运输的可能性目前正受到极大的关注。eVTOL最突出的优点是节能环保，效率高能耗低，同时实现接近零排放，噪声和振动水平很低，乘坐舒适性好。此外，还具有安全可靠、结构简单、操作使用简便、维修性好/费用低、经济性好等特点。

随着城市化进程，陆用空间日趋饱和，交通拥堵问题日益严重，亟需开发城市空中可用空间，发展垂直式立体交通。eVTOL未来潜在应用涉及城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景模式。

主导城市天空的竞赛已经促使航空航天工业的许多关键参与者了解了开发与城市空中出行相关的项目的可行性。大多数现代流行的概念和原型都在探索垂直起降(垂直起飞和降落)的能力，以适应城市内空间的短缺。

eVTOL的垂直升降，一般是通过提供垂直升力的多旋翼实现。多旋翼具有垂直起降和悬停等功能，对地形依赖性不高，具有较好的灵活性，但其最大前飞速度受到诸多限制；如果飞行器仅靠垂直螺旋桨提供升力和推力，效率较低；固定翼飞机具有较高的前飞速度，但对地形要求很高，场地建设和维护成本较高，因此结合多旋翼和固定翼的优点，提高垂直起降飞行器的升阻比进而提高航程成为气动研究的热点。

一般巡航飞行总阻力中有35％～40％为诱导阻力。翼尖涡由机翼翼尖产生卷起并随着来流发展至下游气流中。翼尖涡逐渐向机翼远后方发展和演化，带来气动噪声、产生诱导阻力等负面效果，由飞机产生的翼尖涡所导致的诱导阻力在起降状态时，甚至可以达到80％，所以研究翼尖涡减阻意义重大。改善翼梢流动，利用翼梢涡来改善飞机的诱导阻力可有效提高升阻比。通过优化设计翼梢低阻翼尖，可以实现降低翼尖涡强度，减小诱导阻力的目标。而现有低阻翼尖设计，由于翼梢涡较强，其诱导阻力较大，翼尖分离涡较强，巡航经济性较差；采用上反小翼则会使得飞机的横航向动稳定性减弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善电动垂直起降飞机性能的低阻翼尖结构，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善电动垂直起降飞机性能的低阻翼尖结构，包括低阻翼尖，所述低阻翼尖安装在机翼翼梢端部位置，所述低阻翼尖根部弦长设为X1，所述低阻翼尖梢部弦长设为X2，所述X2/X1的比值范围在0.25～0.5，所述低阻翼尖的型面与机翼的型面在连接处相切连续，所述低阻翼尖型面的前缘线与机翼型面的前缘线相切连续，所述低阻翼尖型面的后缘线与机翼型面的后缘线相切连续。

优选地，所述低阻翼尖根部前缘点与梢部前缘点连线与来流夹角设为θ，所述θ在45°内。

优选地，所述低阻翼尖的面积为机翼面积的1.5％～3％。

优选地，所述低阻翼尖根部的相对厚度与机翼翼梢的相一致，较机翼翼根处小，所述低阻翼尖翼梢相对厚度控制在其翼根处0.5～1倍，其中相对厚度为翼型的最大厚度与当地弦长的比值。