專利名稱：飛機(jī)操縱舵面流動分離的吹/吸氣控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種采用吹/吸氣方式進(jìn)行飛機(jī)操縱舵面分離流動控制的方法，屬于 航空航天技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代飛行器上普遍采用各種控制舵面作為飛行控制的主要手段，但舵面大偏 角下出現(xiàn)的氣流分離會使舵面效能降低，嚴(yán)重影響飛行器的操穩(wěn)特性。目前弦向吹氣的 控制方法已被應(yīng)用于舵面的分離流動控制，其中以吹氣襟翼和噴氣襟翼為典型代表。吹氣襟翼技術(shù)，是將偏轉(zhuǎn)的襟翼直接置于發(fā)動機(jī)高速噴流的下游，獲得很高的 升力。發(fā)動機(jī)的高速噴流吹除了分離氣流，并給翼型增加了環(huán)量，使機(jī)翼獲得很高的升 力。噴氣襟翼則是利用從發(fā)動機(jī)引出的壓縮空氣或燃?xì)饬?，通過機(jī)翼后緣的縫隙沿 整個翼展向后下方以高速噴出，形成一片噴氣幕，從而起到襟翼的增升作用。雖然以上弦向吹氣的方法均有很好的控制效果，但是都因為耗氣量巨大而嚴(yán)重 影響推進(jìn)系統(tǒng)效率，并且還存在著控制方法單一的問題，在實際應(yīng)用中實現(xiàn)難度較大， 因此有必要發(fā)展新型的舵面流動分離控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題和困難，本發(fā)明提出一種采用吹/吸氣方式進(jìn)行飛機(jī)操縱 舵面分離流動控制的方法。該方法在舵面上表面前緣氣流分離點附近設(shè)置沿展向分布的 吹/吸氣縫，并在舵面上表面后緣處設(shè)置吸氣縫，可以根據(jù)不同的情況選擇進(jìn)行單獨(dú)吹 氣或者單獨(dú)吸氣，或者吹、吸氣聯(lián)合的控制方式，只需用很小的吹氣量或吸氣量即可以 消除舵面流動分離，提高舵面的操縱效能，改善飛行器縱向和橫向操穩(wěn)特性，并且不會 對發(fā)動機(jī)動力推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響。下面具體闡述本發(fā)明的實現(xiàn)方法。本發(fā)明的控制方法需要確定舵面流動分離點的位置。通過數(shù)值計算、風(fēng)洞實驗 等方法可以獲知舵面流動分離點的具體位置。在舵面流動分離點附近吹氣或吸氣可以降 低所需的吹氣量或吸氣量，提高控制效率。本發(fā)明的控制方法需要在舵面流動分離點的附近，設(shè)置沿展向分布的吹/吸氣 縫，并在舵面上表面后緣處設(shè)置吸氣縫。在前緣的吹/吸氣縫其出口形狀應(yīng)保證吹氣時 吹氣氣流沿舵面弦向流動，并且吹氣氣流方向與當(dāng)?shù)匾硇颓芯€方向相同。本發(fā)明的控制方法需要根據(jù)不同的舵面流動分離情況確定最小吹氣(或吸氣)動 量系數(shù)Cu，并選擇適合的控制方式。在不同的舵面流動分離情況下，不同的吹氣(或吸 氣)動量系數(shù)Cu可以獲得不同的控制效果，將能夠剛好完全消除分離的吹氣(或吸氣) 動量系數(shù)Cu作為最小吹氣(或吸氣)動量系數(shù)Cu，當(dāng)吹氣(或吸氣)動量系數(shù)大于該最 小值時，控制效果會更好?？蛇x用的控制方法包括單獨(dú)吹氣、單獨(dú)吸氣或者吹吸氣聯(lián)合 控制，不同的控制方法均可以實現(xiàn)消除流動分離。


圖1由壓力分布確定舵面流動分離點的示意圖；圖2由流動顯示實驗確定舵面流動分離點的示意圖；圖3操縱舵面上表面前緣吹/吸氣縫和后緣吸氣縫的設(shè)置示意圖；圖4在舵面前緣進(jìn)行單獨(dú)吹氣控制完全消除流動分離的流線圖和渦量云具體實施例方式本發(fā)明的目的是提供一種采用吹/吸氣方式進(jìn)行舵面分離流動控制的方法。本發(fā)明通過在控制舵面上表面進(jìn)行吹/吸氣控制，可以用較小的吹氣或吸氣量消除舵面上 表面的流動分離，從而提高舵面的操縱效能，改善飛行器縱向和橫向操穩(wěn)特性。具體技 術(shù)方案如下步驟一確定舵面流動分離點的位置通過測壓實驗，可以得到控制舵面在大舵偏下的壓力分布曲線，處于分離狀態(tài) 的舵面上表面壓力分布表現(xiàn)為平臺區(qū)，平臺區(qū)的特點是壓力系數(shù)梯度為0，平臺區(qū)的前 緣點即分離點，如圖1所示。還可以通過流動顯示實驗，從分離氣流的流線圖和渦量圖 也可以直觀的確定氣流分離點的位置，如圖2所示。兩種方法確定的氣流分離點位置一 致。除以上兩種風(fēng)洞試驗方法，還可以通過數(shù)值計算的方法確定流動分離點。步驟二 確定舵面前緣的吹/吸氣縫和后緣吸氣縫的參數(shù)將位于舵面前緣的吹/吸氣縫設(shè)置在流動分離點處，另一條吸氣縫設(shè)置在后 緣，如圖3所示。前緣的吹/吸氣縫和后緣的吸氣縫均沿舵面展向分布。在前緣的吹/ 吸氣縫其出口形狀應(yīng)保證吹氣時吹氣氣流沿舵面弦向流動，并且吹氣氣流方向與當(dāng)?shù)匾?型切線方向相同。步驟三對流動分離控制的實施確定能夠消除分離的最小吹氣(吸氣)動量系數(shù)，當(dāng)按此最小吹氣(吸氣)動 量系數(shù)進(jìn)行吹氣或吸氣控制時，可以剛好消除分離，如圖4所示。如果使用更大的吹氣 (吸氣)動量系數(shù)，則在消除分離的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步增加舵面升力，提高舵面的控制效 能。在小舵偏時，舵面氣流流動通常只是局部分離，可以只啟用后緣吸氣縫進(jìn)行吸氣控 制；在大舵偏下可以只啟用舵面前緣的吹/吸氣縫進(jìn)行單獨(dú)吹氣或者單獨(dú)吸氣，兩種方 法都能夠消除流動分離；在舵面處于最大舵偏時，可以同時啟用前緣的吹/吸氣縫和后 緣的吸氣縫，在前緣進(jìn)行吹氣控制的同時在后緣進(jìn)行吸氣控制。盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所 列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可 容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā) 明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求
1.飛機(jī)操縱舵面流動分離的吹/吸氣控制方法，其特征在于，步驟包括步驟一，確定舵面流動分離點的位置；步驟二，確定舵面前緣的吹/吸氣縫和后緣吸氣縫的參數(shù)；步驟三，對流動分離控制的實施。
2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟一中，所述舵面氣流分離點 可通過數(shù)值計算、風(fēng)洞實驗等方法確定其具體位置。
3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟二中，所述舵面前緣吹/吸 氣縫應(yīng)設(shè)置在舵面流動分離點處。
4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟二中，前緣的吹/吸氣縫其 出口形狀應(yīng)保證吹氣時吹氣氣流沿舵面弦向流動，并且吹氣氣流方向與當(dāng)?shù)匾硇颓芯€方 向相同。
5.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟三中，可選用的控制方式包 括單獨(dú)吹氣、單獨(dú)吸氣，以及同時吹氣吸氣。
6.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟三中，對流動分離實施控制 前應(yīng)先確定最小吹氣(吸氣)動量系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用吹/吸氣方式進(jìn)行飛機(jī)操縱舵面分離流動控制的方法。該方法在舵面上表面前緣流動分離點附近設(shè)置沿展向分布的吹/吸氣縫，并在舵面上表面后緣處設(shè)置吸氣縫，可以根據(jù)不同的情況選擇進(jìn)行單獨(dú)吹氣或者單獨(dú)吸氣，或者吹吸氣聯(lián)合的控制方式，只需用很小的吹氣量或吸氣量即可以消除分離，提高舵面的操縱效能，改善飛行器縱向和橫向操穩(wěn)特性，并且不會對發(fā)動機(jī)動力推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響。
文檔編號B64C21/02GK102009744SQ20101022376
公開日2011年4月13日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者吳鵬, 張延輝, 李巖, 王延奎, 鄧學(xué)鎣, 馬寶峰 申請人:北京航空航天大學(xué)