一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置的制作方法

本发明涉及航空器机翼，特别是涉及一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置。

背景技术：

1、为了实现飞行器平稳高效率的起飞和着陆，一般是通过在飞行器上设置有机械增升装置实现起降过程中较低速度下所需的高升力需求，传统的机械增升装置由主翼、前缘缝翼和后缘襟翼等组成。而前缘缝翼和后缘襟翼在产生较大升力系数的同时也会造成明显的噪音降低乘坐舒适度、污染机场周边环境以及对飞机结构和疲劳造成影响，这就使得满足飞机起降要求的高升力系数需求与满足适航及绿色航空降低增升装置气动噪声的要求之间形成矛盾。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，解决了传统的机械增升装置难于同时满足高升力和降低气动噪声需求的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

3、提供了一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其包括主翼主体，所述主翼主体前缘的内翼段为无缝柔性连续变弯下偏设置，主翼主体前缘中的中外翼段上设置有前缘缝翼；主翼主体的后缘处设置有后缘襟翼。

4、本发明中气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置的基本原理为：常规增升装置的前缘缝翼通过下偏降低低速大迎角时的前缘吸力峰，并通过于主翼之间的缝道产生高速气流推迟主翼和襟翼的失速。但是缝翼凹槽区的流动和缝道的高速气流会产生较强的气动噪声，其强度往往大于后缘襟翼产生的噪声。为此，较新的空客a380和a350飞机采用了将发动机挂架内侧的主翼前缘绕下表面某点的轴线整体刚性转动下垂，并在主翼上表面内侧设置修型过渡面的方式避免此处采用缝翼的两种噪声源。但整体下垂前缘的下表面铰链处和上表面后缘台阶仍然会造成机翼前缘表面的不光滑，对于当前深入研究和逐渐进入应用的层流机翼，这种不光滑不连续会造成流动转捩，由层流变为紊流。另一方面，由于前缘整体刚性下垂虽然可以降低前缘吸力峰，但这种几何外形并非在低速大迎角时最优，而且在整体刚性下垂前缘末端与主翼的上表面过渡段会由于较大的曲率产生第二吸力峰；同时，由于没有前缘缝翼缝道产生的高速气流，整体刚性下偏前缘的增升效果弱于前缘缝翼。本发明的增升装置相对于传统增升装置和整体刚性下垂前缘，其主要差异是将主翼主体前缘的内翼段设置为无缝柔性连续变弯下偏的结构，替代传统增升装置中带有凹槽区的前缘缝翼，从物理上去除了前缘缝翼凹槽区和缝道两个噪声源；同时，无缝柔性连续变弯下偏段的上下型面更加连续，与主翼固定段的无缝无台阶过渡更加适应当前绿色航空的层流机翼。目前，这种无缝柔性连续变弯下偏的材料和结构研究在国内外已取得较大进展，并开始进行真实飞机机翼改装飞行验证。本发明在内翼段设置无缝柔性连续变弯下偏可以更好地降低舱内噪声，而飞机起降所需要的高升力可以结合精细优化的中外段前缘缝翼和后缘襟翼实现。

5、本发明气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置达到的具体效果为：通过cfd设计分析和大尺寸风洞试验证明，本发明中的增升装置的最大升力系数和失速迎角分别达到2.56和19°，全面满足2.3和18°的设计要求；同时在不降低飞行器起降性能的情况下，有效降低了内翼和整个增升装置的噪声，通过大尺寸风洞试验证明，本发明中的增升装置在全机高升力构型起降时的气动噪声比常规全翼展前缘缝翼构型降低5到10分贝，为传统的机械增升装置，无法同时满足高升力和降低气动噪声需求的问题提供了有效的解决途径。

6、进一步地，作为主翼主体前缘的内翼段无缝连续变弯下偏的一种具体设置方式，所述主翼主体前缘的内翼段的无缝连续变弯下偏展向占比30％。这个优化比例较好地兼顾了前缘连续变弯的降噪效果和前缘缝翼的增升优势，同时很好的实现了近机身的低噪声和推迟中外翼分离的设计追求。

7、进一步地，作为前缘缝翼的具体设置方式，所述前缘缝翼展向占比70％。

8、进一步地，所述后缘襟翼为多片单缝富勒襟翼，所述多片单缝富勒襟翼展向占比共70％，本发明经过气动和噪声综合寻优的展向三片后缘单缝富勒襟翼的弦向位置和缝道，可以实现最优的升力特性和较低的噪声。

9、进一步地，所述主翼主体前缘的内翼段的无缝柔性连续变弯下偏段弦长15％，最大向下偏角30°。

10、进一步地，所述前缘缝翼的前缘缝翼偏角δl为22°，前缘缝翼的缝道宽度dgap为2.7％，前缘缝翼缝道宽度是指前缘缝翼后缘到主翼外形之间的最短距离与当地机翼弦长之比；前缘缝翼与主翼主体前缘的重叠量o/l为0.013。

11、进一步地，所述后缘襟翼的偏角δl为31°，后缘襟翼的缝道宽度dgap为3.2％，后缘襟翼缝道宽度是指后缘襟翼前缘到主翼外形之间的最短距离与当地机翼弦长之比；后缘襟翼与主翼主体前缘的重叠量o/l为0.015。

12、本发明的有益效果为：本发明中的一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，通过将将主翼主体前缘的内翼段设置为无缝连续变弯下偏的结构，优化各活动面的配比、相对位置和缝道，实现了在不降低飞行器的最大升力系数和失速迎角的情况下，降低内翼和整个增升装置的噪声，通过大尺寸风洞试验证明，本发明中的增升装置在飞机起降时的气动噪声比常规全翼展前缘缝翼构型降低5到10分贝，解决了传统的机械增升装置，无法同时满足高升力和降低气动噪声需求的问题。

技术特征：

1.一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，包括主翼主体，所述主翼主体前缘的内翼段为无缝柔性连续变弯下偏设置，主翼主体前缘中的中外翼段上设置有前缘缝翼；主翼主体的后缘处设置有后缘襟翼。

2.根据权利要求1所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述主翼主体前缘的内翼段的无缝连续变弯下偏展向占比30％。

3.根据权利要求1所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述前缘缝翼展向占比70％。

4.根据权利要求1所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述后缘襟翼为多片单缝富勒襟翼，所述多片单缝富勒襟翼展向占比共70％。

5.根据权利要求2所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述主翼主体前缘的内翼段的无缝柔性连续变弯下偏段弦长15％，最大向下偏角30°。

6.根据权利要求3所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述前缘缝翼的前缘缝翼偏角δl为22°，前缘缝翼的缝道宽度dgap为2.7％，前缘缝翼与主翼主体前缘的重叠量o/l为0.013。

7.根据权利要求4所述的气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其特征在于，所述后缘襟翼的偏角δl为31°，后缘襟翼的缝道宽度dgap为3.2％；后缘襟翼与主翼主体前缘的重叠量o/l为0.015。

技术总结本发明公开了一种气动和噪声综合寻优的柔性连续变弯混合增升装置，其包括主翼主体，主翼主体前缘的内翼段为无缝柔性连续变弯下偏设置，主翼主体前缘中的中外翼段上设置有前缘缝翼；主翼主体的后缘处设置有多片单缝富勒襟翼。通过将主翼主体前缘的内翼段设置为柔性连续变弯下偏的无缝结构，替代传统增升装置中带有凹槽区的前缘缝翼，并优化各活动翼面的偏角及其与主翼的相对位置和缝道，实现在不降低飞行器的最大升力系数和失速迎角的情况下，降低内翼和整个增升装置的噪声，解决了传统的机械增升装置，无法同时满足高升力和降低气动噪声需求的问题。技术研发人员：钟敏,华俊,王晋军,韩硕,徐悦,吴军强,兰子奇,万曦受保护的技术使用者：中国航空研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/17