CN101941523A - 可调翼型机翼及其应用的双体飞机机翼布局方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调翼型机翼及其应用的双体飞机机翼布局方案，双体飞机机翼布局方案为：共有两个机身并排排列，两个机身的内侧由一个矩形的主机翼相连接，其应用的矩形主机翼的特征是：其外部的柔性机翼蒙皮由内部的数个滚筒撑起，滚筒可以旋转带动柔性机翼蒙皮一起传动，主动的增加机翼上下表面与气流的相对速度，滚筒的位置可以调节，以改变机翼的翼型来适应不同的飞行速度，和现有固定翼飞机相比具有载重量更大，占地面积更小，高速飞行时阻力更小，低速飞行时获得更小的平飞速度和更安全的超短距离起降等优点。

Description

可调翼型机翼及其应用的双体飞机机翼布局方案

所属技术领域

本发明涉及航空领域，具体为一种新型的可调翼型的机翼以及其应用的双体飞机机翼布局方案。

技术背景

众所周知，固定翼飞机产生升力的原理是机翼的上翼面凸出，下翼面稍平，从而在空气中划过时，被动的利用上.下翼面的气流速度差来产生升力的。公知的固定翼飞机一般有亚音速飞机和超音速飞机之分，亚音速飞机又分低速飞机和高亚音速飞机。现有各种飞机的翼形剖面的最厚处在翼弦所处的位置是不同的，亚音速飞机翼剖面的最大厚度所在位置在前缘和后缘的距离处约为25-40％的地方，超音速飞机翼剖面的最大厚度所在位置在前缘和后缘距离处约为30-50％的地方。亚音速飞机的机翼外形一般为平直翼或者后掠翼，其机翼厚度大，展弦比高，产生的升力大，飞机的操纵性也强，但飞机飞行速度高时其产生的阻力也大，限制了飞机的飞行速度；应用后掠翼或三角翼的超音速飞机机翼比较薄，展弦比相对较小，飞行时阻力虽然比较小，有利于超声速飞行，但是降低了飞机的可操纵性，其机翼产生的升力也小，低速飞行时，它们不能承受很大的有效载荷，飞机的效率不高，在机场起飞和降落时一般还需要很长的跑道，滞空时需要消耗太多的燃料。能在飞行中改变翼形的飞机拥有的可变后掠翼布局，并没有改变机翼的薄厚度，却也使飞机能在给定速度下获得较佳性能，然而，实现机翼的这些运动所需要的机械装置既复杂又笨重，同时这些装置还会占用大量空间，降低效率和有效载荷。飞机飞行时机翼前缘所受的压力比周围的大气压力大的多，由于尖锐的机翼前缘容易导致气流分离的情况，机翼前缘的设计一般都是圆形的，导致了前进运动的强大阻力。飞机机身的两侧除主机翼外，还要有水平翼，水平翼无论在机身的前部或尾部，都和主机翼的气流相互干扰，增加干扰阻力。不论那一种机翼布局的飞机，都是机身在中间，机身的两个外侧面是主机翼和水平尾翼，在飞行的过程中的诱导阻力较大：展弦比比较大的飞机相比展弦比小的飞机升力大.效率高就是有力的证明。

发明内容

本人发明一种可调翼型并且带有除襟翼以外的增加升力装置的新型机翼，并应用于一种新型飞机的机翼布局方案，该新型飞机起飞时机翼可以调节成效率较高的翼型，并可以启动增加升力的装置，主动的增加机翼上下表面的压力差，以及调节襟翼，有利于在较短的距离滑跑起飞，起飞后可以根据需要调节或者关闭其增加升力的装置。飞行速度达到高亚音速，需要降低机翼的阻力时，又可以将机翼调节成比较薄的低阻力翼型，使飞机比较容易突破音障，进行超音速巡航。机翼的前缘处还可以增加一副前缘尖锐的，还可以前后移动和旋转的三角形前缘襟翼，来减小圆形的机翼前缘带来的强大压强，便于机翼冲破激波和降低飞机前进时的强大阻力。

本发明的机翼和机身是这样布局的：共有两个机身并排排列，机身总体设计上在尾部采用喷气发动机、腹部进气和先进的电传操纵系统，两个机身的内侧由一个矩形的主机翼连接，主机翼应用一种随需要可调为亚音速翼型或者超音速翼型和除襟翼以外的增加升力装置，机身尾端的外侧面和上面分别有一片水平尾翼和一片垂直尾翼，飞机的每个机身前后各一个起落架，共有四个起落架，飞机降落着地时即使有点倾斜也不至于翼尖触地而酿成事故。整架飞机布局新颖，简单明了。而创新的亮点在于中间的矩形机翼，其外部是筒形的柔性机

翼蒙皮，蒙皮要应用具有柔软性，气密性和很高的抗拉性.耐热.耐寒性的布质复合材料，机翼蒙皮由内部的承重滚筒和调翼型滚筒将其撑起，即可以增加升力又可以根据需要调节翼型，再加上前后襟翼的配合使用，使飞机不但拥有亚音速飞机短距离起飞甚至可以超短距离起飞的优点和更小的平飞速度，降落时更加安全；还拥有超音速飞机容易突破音障，超音速巡航时阻力比较低的优点，而且更加容易控制大迎角时上翼面的气流分离情况，提高了飞机的可操纵性。

附图说明

图1为本发明的立体外观图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的前视图；图4.图5.图6.图7为本发明的结构示意图；其中图6为机身上与机翼连接处的示意简图；图7.图8.图9.图10，为本发明的调翼型效果示意图。

在图中：1机身，2主机翼，3水平尾翼，4垂直尾翼，5翼梁，6钢丝缆绳，7前承重滚筒，71后承重滚筒，8调翼型滚筒A，81调翼型滚筒B，82调翼型滚筒C，9柔性机翼蒙皮，10三角形前缘襟翼，11后缘襟翼，12前承重滚筒安装孔，13后承重滚筒和后缘襟翼安装孔，14调翼型滚筒安装孔，15三角形前缘襟翼安装孔。

具体实施方式：

如图1，图2，图3所示：新式飞机机翼布局方案，有两个并排排列的机身1，总体设计上在机身1尾部采用喷气发动机推进、腹部进气、和先进的电传操纵系统，两个机身1的内侧面的偏下位置处由一个提供升力的矩形主机翼2连接，并用钢丝缆绳6将两个机身1的顶部相互拉住，以防止两个机身由于重力的向外侧分离，矩形主机翼2要为两个机身1提供升力，翼弦很长，而矩形主机翼2的两弦均与机身1相连，尽管展弦比很小，由于不存在外露的翼端，所以也能有效的减小诱导阻力，由于两个机身相距比较远，为防止万一的情况下，只有剩一台发动机工作时，导致的飞机旋转，可以让两个发动机的喷口向外倾斜一定的角度，使用一台发动机就可以推动着飞机斜着向前走，而不是旋转，当然也可以利用本飞机的优势条件：启动增加升力的装置，以最低的速度进行迫降。机身1的外侧面和上面分别有一片水平尾翼3和一片垂直尾翼4。其主机翼2带有可以增加升力的装置和调节翼型的装置，如图4，图5，图6所示：主机翼2共包括：在机翼内部用于连接固定并支撑着两个机身1的四根翼梁5，由于翼梁好像扁担一样挑起两个机身，所以翼梁要用强度很大的材料制作，翼梁5之间的空间可以作为连接两个机身的通道和装载小的物品以及放置油箱等；翼梁5的前面有一个承重滚筒7，后面有一承重滚筒71，其两端分别与左右两个机身1内侧的调翼型滚筒安装孔14活动连接，后承重滚筒可以前后调节；两个承重滚筒的中间和前半部等的偏上位置有三个或三个以上调翼型滚筒8；调翼型滚筒的两端分别与左右两个机身1内侧的调翼型滚筒安装孔14活动连接；滚筒的外面是具有很高的抗拉性的类似耐高温耐寒的橡胶传输带柔性的圆筒形机翼蒙皮9。机翼蒙皮9的两弦处与机身1相接触的地方要有防漏气装置，主机翼2的前缘处有一个三角形的前缘襟翼10，其两端以轴分别与机身1上面的三角形前缘襟翼安装孔连接，可以前后调整，向前调整时，与主机翼的前缘分开，可以避免机翼表面的气流分离，向后调整主要用于切割空气，以弥补主机翼2的前缘平直且圆钝基波阻力大的缺点，还可以阻挡住圆形的前缘向下旋转时带来的环流层，合理的避免马格努斯效应产生的向下的力；后缘有后缘襟翼11，与后承重滚筒同轴安装，以使其始终贴近主机翼2的后缘，用于弥补主机翼2圆钝的后缘。并且可以绕后承重滚筒的轴在一定的角度内作旋转调整。

飞机起飞时，后襟翼11和后承重滚筒71适当向前调节，同时调翼型滚筒A8.B81.C82

向上调节，以抬高机翼2的上表面，增加机翼2上表面的凸起度。由于机翼2上表面的压强较小，机翼蒙皮9被向上吸，机翼2下表面压强较大，机翼2下表面的蒙皮微凹或平直，使机翼2自然呈现较佳的气动外形，使之具有较大的升力。

如果需要启动增加升力的装置时，如图7中箭头方向所示：承重滚筒7由其内部的动力机带动向前连续旋转，从而带动外部的柔性机翼蒙皮9向前不断的转动，柔性机翼蒙皮9带动调翼型滚筒8向前旋转，如图7中箭头所示方向，机翼2上表面的机翼蒙皮9连续向前方运动，与机翼2上表面向后流动的气流方向正好相反，根据相对运动的原理和流体力学的基本原理，机翼2上表面得到的大气压强更小；机翼2下表面的机翼蒙皮9连续向机翼的后方运动，与机翼2下表面向后方流动的气流方向相同，所以机翼2下表面与气流的相对速度更加是低速，根据流体力学的基本原理，获得更高的大气压强。由于机翼2的上.下表面的压强差更大，机翼2得到的升力就更大，同时前缘襟翼10向后移动，与主机翼2的前缘贴近，阻挡住圆形的前缘向下旋转带来的环流层，合理的避免马格努斯效应产生的向下的力，再加上后缘襟翼的控制，达到很好的增升效果，有效的缩短了飞机起飞的滑跑距离。

飞机起飞升空后，可以根据需要关闭增加升力的装置，既停止承重滚筒7的向前旋转，随着飞机速度的增加，可以调节翼型，飞机要突破音障时，如图9所示：调翼型滚筒A8.B81.C82，均向下调节，由其是调翼型滚筒A8，应调节到最低处，同时后承重滚筒71和后襟翼11向后调节，以拉紧滚筒7外面的机翼蒙皮9，使机翼2尽量变薄，从而有利于突破音障。

超音速巡航时，调翼型滚筒C82向上做稍微的调节，使机翼2的最大厚度所在位置在前缘和后缘距离处约为30-50％的地方，由于机翼2的上表面压强本来就比较低，机翼2上表面的机翼蒙皮9被向上吸，从而自动的使机翼2获得较佳的气动外形。

如果机翼2的迎角大到了一定程度，上翼面的的气流分离或想要分离时，如图10所示：可以将三角形的前缘襟翼向前调整，使其离开主机翼一定的距离，暂时变换成为类似鸭翼作用的小翼，并且可以向前旋转一定的角度，同时将调翼型滚筒A8.B81.C82，均向sh上调整，C82调整到最高，后承重滚筒71向前调节，使主机翼2变换成较厚的翼型，，同时控制后襟翼，并且可以启动增加升力的装置，如图10中箭头所示：使之倒转，既承重滚筒7向后连续旋转，机翼2上表面的机翼蒙皮9连续向机翼2的后方运动，与机翼2上表面向后方流动的气流方向相同，所以降低了机翼2上表面与气流的相对速度，而控制了机翼2上表面的气流分离，避免或推迟了飞机的失速现象。

飞机低速巡航时调翼型滚筒A8和B81向上调整，同时向前调整后承重滚筒71和后襟翼11，以拉紧机翼蒙皮9，使机翼2最大厚度所在位置在前缘和后缘的距离处约为25-40％的地方，和机翼2整体厚度的增加，而使机翼2获得较大的升力。

飞机需要最低的平飞速度时，可以再启动增加升力的装置，主动的增加机翼上下表面的压力差，既承重滚筒7由其内部的动力机带动向前连续旋转，以外部的柔性机翼蒙皮9向前转动，柔性机翼蒙皮9带动调翼型滚筒8向前旋转，机翼2上表面的机翼蒙皮9连续向前方运动，与机翼2上表面向后流动的气流方向正好相反，根据相对运动的原理，机翼2上表面得到的大气压强更小；机翼2下表面的机翼蒙皮9连续向机翼2的后方运动，与机翼2下表面向后方流动的气流方向相同，所以机翼2下表面与气流的相对速度更加是低速，根据流体力学的基本原理，获得更高的大气压强。由于机翼2的上.下表面的压强差更大，机翼2得到的升力就更大，再加上前后襟翼的控制，而获得更低的平飞速度，降落时也就更加安全。

Claims (3)

1.一种飞机的新型可调翼型的机翼，包括调翼型滚筒和柔性机翼蒙皮，其翼型可以调整，其特征是：蒙皮下的调翼型滚筒可以上下调节，使机翼呈现出不同的厚度。

2.权利要求1中新型机翼，其带有增加升力的装置，包括：承重滚筒和圆筒形的柔性机翼蒙皮，和其特征是：承重滚筒的连续旋转，带动外部的柔性机翼蒙皮不断的转动，以增加与气流的相对速度，达到增加升力的目的。

3.应用权利要求1和2的一种新型飞机的机翼布局方案，包括并排排列的两个机身，两个机身的内侧由一个矩形的主机翼连接。

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