一种机翼增升装置及机翼增升方法
阅读说明：本技术 一种机翼增升装置及机翼增升方法 (Wing lift increasing device and wing lift increasing method ) 是由 罗振兵 李石清 刘强 刘志勇 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种机翼增升装置及机翼增升方法,包括机翼上表面、机翼下表面、机翼后缘与机翼增升结构,所述机翼增升结构包括设在机翼上表面与机翼下表面之间的第一射流腔与第二射流腔,以及设在第一射流腔与第二射流腔之间的隔离板；机翼增升结构还包括设在机翼后缘上的第一射流口与第二射流口,第一射流口与第一射流腔连通,第二射流口与第二射流腔连通,第一射流腔位于机翼上表面与隔离板之间,第二射流腔位于机翼下表面与隔离板之间,以构成合成双射流激励器的结构。基于合成双射流技术产生柯恩达效应与虚拟后缘襟翼的双重效果,将传统环量增升技术与虚拟后缘襟翼效应组合,达到增升目的,并提高传统环量增升技术的增升效率。(The invention discloses a wing high lift device and a wing high lift method, which comprise a wing upper surface, a wing lower surface, a wing trailing edge and a wing high lift structure, wherein the wing high lift structure comprises a first jet cavity and a second jet cavity which are arranged between the wing upper surface and the wing lower surface, and a separation plate arranged between the first jet cavity and the second jet cavity; the wing lift-increasing structure also comprises a first jet orifice and a second jet orifice which are arranged on the trailing edge of the wing, the first jet orifice is communicated with a first jet cavity, the second jet orifice is communicated with a second jet cavity, the first jet cavity is positioned between the upper surface of the wing and the partition plate, and the second jet cavity is positioned between the lower surface of the wing and the partition plate, so as to form the structure of the synthetic double-jet actuator. Based on the double effects of generating the coanda effect and the virtual trailing edge flap by the synthetic double-jet technology, the traditional circulation lift-increasing technology is combined with the virtual trailing edge flap effect to achieve the purpose of lift increase and improve the lift-increasing efficiency of the traditional circulation lift-increasing technology.)
技术领域
本发明涉及主动流动控制技术领域，具体是一种机翼增升装置及机翼增升方法。
背景技术
目前，新一代飞行器已经将超短距起降、无控制面操纵等作为重要的性能指标，增升技术作为助力实现高性能指标的主要手段，日益受到广泛关注与研究。
目前广泛使用的机翼增升装置主要包括襟翼、缝翼、多段翼等机械式活动部件。机械式增升装置在增加升力的同时也带来诸多问题：活动部件需要复杂繁重的机械操纵系统，不利于精简飞机体积与重量；需要频繁地检修与维护，增加了飞机的维护成本等。要避免上述问题，亟需发展其余可靠的增升手段。
除去机械增升技术，另一类动力增升技术近年来备受关注。环量控制技术是常见的动力增升技术之一，与传统的高升力装置相比，环量控制技术具有作动简单、重量轻以及活动部件少的优势。因此可以降低间隙流动引起的噪音、减小升力装置比重以及降低制造和维护费用等。目前，使用环量控制技术增加升力仍面临效率低下、应用不便等问题，其中一个主要的原因就是气源问题。因此，必须解决气源问题。
发明内容
针对现有技术中，本发明提供一种机翼增升装置及机翼增升方法，基于合成双射流技术产生柯恩达效应与虚拟后缘襟翼的双重效果，将传统环量增升技术与虚拟后缘襟翼效应组合，达到增升目的，并提高传统环量增升技术的增升效率。
为实现上述目的，本发明提供一种机翼增升装置，包括机翼上表面、机翼下表面、机翼后缘与机翼增升结构，所述机翼增升结构包括设在机翼上表面与机翼下表面之间且能够产生射流的第一射流腔与第二射流腔，以及设在所述第一射流腔与第二射流腔之间的隔离板；所述机翼增升结构还包括设在所述机翼后缘上的第一射流口与第二射流口，所述第一射流口与第一射流腔连通，所述第二射流口与第二射流腔连通，所述第一射流腔位于机翼上表面与隔离板之间，所述第一射流口位于机翼上表面上靠近机翼后缘的位置，所述第二射流腔位于机翼下表面与隔离板之间，所述第二射流口位于机翼下表面上靠近机翼后缘的位置，以使得机翼上表面、第一射流腔、第一射流口、隔离板、机翼下表面、第二射流腔、第二射流口共同构成合成双射流激励器的结构。其中，经由第一射流口喷出的第一射流由于柯恩达效应产生偏转，进而增加环量，经由第二射流口喷出的第二射流产生虚拟后缘襟翼的效果，二者综合作用后，增升效率更高。
在其中一个实施例中，所述隔离板为振动膜片，以基于合成双射流技术在同一个振动膜片的作用下，同时在第一射流腔与第二射流腔产生射流。
在其中一个实施例中，也可以不采用振动膜片的射流产生方式，也可以直接在第一射流腔与第二射流腔内设置引气机构，该引气机构与飞行器发动机相连，以用于利用发动机引气的方式在第一射流腔、第二射流腔内产生连续的喷气射流。
在其中一个实施例中，所述机翼后缘采取柯恩达壁面，其中，所述柯恩达壁面形状不局限于圆弧结构。
在其中一个实施例中，所述机翼增升结构的数量为多个且呈阵列结构分布在机翼上表面与机翼下表面之间。
为实现上述目的，本发明提供还一种机翼增升方法，采样上述增升结构，其增升过程具体为：通过第一射流口与第二射流口在机翼后缘产生第一射流与第二射流，其中，第一射流与第二射流互不干涉；第一射流从机翼的上后缘喷出，借助柯恩达壁面增加环量，进而增加升力；第二射流从机翼的下后缘喷出，依靠射流喷出产生虚拟后缘襟翼的效果，使机翼下后缘处流线弯折，提高下壁面处正压力，从而增加升力。
在其中一个实施例中，在机翼增升过程中，通过调整第一射流、第二射流的相位、射流强度、射流频率来实现实时满足增升需求。
本发明中的一种机翼增升装置及机翼增升方法，相较于现有技术，具有如下本有益技术效果：
1、本发明以合成双射流技术为基础，可以利用单个振动膜片产生双射流，本质上仍为零质量射流，不需要外置气源，可以突破动力增升技术的气源限制，解决环量控制的气源问题，且振动膜片振动能量利用率更高；
2、现有的机械增升装置如后缘襟翼的增升效果不错且应用十分成熟，但考虑维护检修等原因，优化空间较大，本发明中产生的虚拟后缘襟翼效应，起到了扬长避短的效果，保证增升能力的同时减弱负面影响；
3、本发明将传统环量增升技术与虚拟后缘襟翼效应组合，组合后控制方式更加灵活，增升效率较传统的环量增升技术更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例中机翼增升装置的结构示意图。
附图标号说明：机翼上表面1、机翼下表面2、第一射流腔3、第二射流腔4、第一射流口5、第二射流口6、振动膜片7、虚拟后缘襟翼8、柯恩达效应9、机翼后缘10。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示为本实施例公开的一种机翼增升装置，其具体包括机翼上表面1、机翼下表面2、机翼后缘10与机翼增升结构。其中，机翼增升结构第一射流腔3、第二射流腔4、第一射流口5、第二射流口6与隔离板；第一射流腔3与第二射流腔4位于机翼上表面1与机翼下表面2之间且能够产生射流，隔离板位于第一射流腔3与第二射流腔4之间；第一射流口5与第二射流口6位于机翼后缘10上，且第一射流口5与第一射流腔3连通，第二射流口6与第二射流腔4连通。第一射流腔3位于机翼上表面1与隔离板之间，第一射流口5位于机翼上表面1上靠近机翼后缘10的位置，第二射流腔4位于机翼下表面2与隔离板之间，第二射流口6位于机翼下表面2上靠近机翼后缘10的位置，以使得机翼上表面1、第一射流腔3、第一射流口5、隔离板、机翼下表面2、第二射流腔4、第二射流口6共同构成合成双射流激励器的结构。其中，经由第一射流口5喷出的第一射流Jet1由于柯恩达效应9产生偏转，进而增加环量，经由第二射流口6喷出的第二射流Jet2产生虚拟后缘襟翼8的效果，二者综合作用后，增升效率更高，其中，机翼后缘10采取柯恩达壁面，其中，柯恩达壁面形状不局限于圆弧结构。该机翼增升装置基于合成双射流技术产生柯恩达效应9与虚拟后缘襟翼8的双重效果，将传统环量增升技术与虚拟后缘襟翼8效应组合，达到增升目的，并提高传统环量增升技术的增升效率。
本实施例中，隔离板为振动膜片7，以基于合成双射流技术在同一个振动膜片7的作用下，同时在第一射流腔3与第二射流腔4产生射流，其能量利用率远高于传统射流。工作时，第一射流Jet1从机翼的上后缘处的第一射流口5喷出，借助柯恩达壁面增加环量，进而增加升力；第二射流Jet2从下后缘处的第二射流口6喷出，依靠射流喷出产生虚拟后缘襟翼8的效果，使下后缘处流线弯折，提高下壁面处正压力，从而增加升力。
当然，也可以不采用振动膜片7的合成双射流技术的产生方式，也可以直接在第一射流腔3与第二射流腔4内设置引气机构，该引气机构与飞行器发动机相连，以用于利用发动机引气的方式在第一射流腔3、第二射流腔4内产生连续的喷气射流，从而产生柯恩达效应9与虚拟后缘襟翼8效果，从而增加升力。
本实施例中，机翼增升结构的数量为多个且呈阵列结构分布在机翼上表面1与机翼下表面2之间，进而在机翼后缘10上形成多个合成双射流激励器结构，提升机翼增升的效率。
本实施例中，第一射流口5、第二射流口6的开口位置、开口大小等参数均可以根据飞行器的实时飞行条件来实时调整，射流的参数可以根据振动膜片7的振动条件，其均为所属领域的常规技术手段，因此本实施例中不再赘述。
本实施例中的通过机翼增升结构与机翼上表面1、机翼下表面2共同组成合成双射流激励器的发明构思不仅仅能够用于机翼的增升，亦可用于无舵面飞行器去除襟副翼后提供飞行力矩控制。通过调整左右机翼不同的装置参数，产生相应的控制力矩，进行姿态控制。
基于上述的机翼增升装置，本实施例还公开了还一种机翼增升方法，采样上述增升结构，其增升过程具体为：通过第一射流口5与第二射流口6在机翼后缘10产生第一射流Jet1与第二射流Jet2，其中，第一射流Jet1与第二射流Jet2互不干涉；第一射流Jet1由机翼的上后缘喷出，借助柯恩达壁面增加环量，进而增加升力；第二射流Jet2从机翼的下后缘喷出，依靠射流喷出产生虚拟后缘襟翼8的效果，使机翼下后缘处流线弯折，提高下壁面处正压力，从而增加升力。其中，在机翼增升过程中，通过调整第一射流Jet1、第二射流Jet2的相位、射流强度、射流频率来实现实时满足增升需求。而如何通过调节振动膜片7的驱动电压、驱动频率和膜片厚度进而改变第一射流Jet1、第二射流Jet2的相位、射流强度、射流频率的过程为合成双射流激励器的常规技术手段，因为本实施例中不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。