翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種翼吊布局飛機(jī)中吊掛(20)的整流罩結(jié)構(gòu)，所述整流罩包括位于機(jī)翼前緣(31)前方的前部整流罩和位于機(jī)翼前緣(31)后方的后部整流罩，其中，所述前部整流罩的縱向剖面線(G)為曲線，沿順氣流方向從靠近發(fā)動(dòng)機(jī)短艙(10)的起始點(diǎn)(P)處升高至最大高度站位后下降并延伸至機(jī)翼下表面(32)下方。本發(fā)明通過(guò)將吊掛的整流罩前部的縱向剖面線設(shè)計(jì)為曲線，僅在需要較大內(nèi)部空間的位置滿足吊掛內(nèi)部空間需求，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以近距離安裝至機(jī)翼，不需增加額外裝置；吊掛的整流罩氣動(dòng)面不會(huì)延伸至機(jī)翼上表面，避免了巡航飛行時(shí)吊掛對(duì)機(jī)翼產(chǎn)生干擾。
【專利說(shuō)明】翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的涉及飛機(jī)氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體地涉及翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，尤其是前部整流罩結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)翼是飛機(jī)的重要組成部分，用于為飛機(jī)提供升力。飛機(jī)在飛行過(guò)程中，機(jī)翼的上表面和下表面均產(chǎn)生升力，其中主要升力面是上表面。為了保持機(jī)翼產(chǎn)生升力的效率，一般應(yīng)盡量避免對(duì)機(jī)翼上表面產(chǎn)生干擾。在翼吊布局飛機(jī)中，吊掛是連接發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的部件。吊掛整流罩氣動(dòng)面是吊掛裸露在外的直接可視部分，如圖1和圖2所示，吊掛20的整流罩氣動(dòng)面G’通常從靠近發(fā)動(dòng)機(jī)短艙10的前緣的起始點(diǎn)P沿順氣流向飛機(jī)后方延伸，具有內(nèi)偵U、外側(cè)兩個(gè)壁面，其后部在機(jī)翼下表面32靠近機(jī)翼30的后緣處收縮為一條線或形成一個(gè)具有較窄寬度的面。對(duì)翼吊布局飛機(jī)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)近距離安裝至機(jī)翼的主要難點(diǎn)在于具備一定內(nèi)部空間的吊掛的布置。在圖1和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中，吊掛的整流罩氣動(dòng)面G’在上升至最高點(diǎn)后，以基本相同的最大高度Hmax向后一直延伸到機(jī)翼上表面，也就是整流罩氣動(dòng)面G’與機(jī)翼前緣31的相交點(diǎn)0’位于機(jī)翼上表面。這會(huì)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼30，特別是機(jī)翼上表面產(chǎn)生干擾，從而減小飛機(jī)升力、降低飛機(jī)的性能。因此，如果希望發(fā)動(dòng)機(jī)近距離安裝至機(jī)翼成為可能，需要減弱吊掛對(duì)機(jī)翼上表面的干擾。
[0003]為方便說(shuō)明，下面敘述中將吊掛的整流罩氣動(dòng)面簡(jiǎn)稱為“吊掛”。
[0004]吊掛中包含吊裝飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的結(jié)構(gòu)以及維持發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的內(nèi)部系統(tǒng)、電子電氣線纜、密封件及結(jié)構(gòu)部件，這些部件通常對(duì)吊掛內(nèi)部空間有一定要求。為保證吊掛內(nèi)部空間，常常會(huì)采用以下幾種方案:
[0005]1、加大發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)翼前緣線之間距離，從而增大吊掛的內(nèi)部空間，保持吊掛在機(jī)翼前緣線之下；
[0006]2、吊掛采用較大的高度，向后一直延伸到機(jī)翼前緣線之上，即延伸到機(jī)翼上表面；
[0007]3、保持吊掛處于機(jī)翼前緣線以下，但需要增加吊掛的寬度。
[0008]這些方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。在第I種方案中，增加發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)翼前緣線之間的距離，勢(shì)必會(huì)加長(zhǎng)起落架，從而增加重量、增加飛機(jī)油耗、減小飛機(jī)商載，并影響飛機(jī)的運(yùn)載能力。在第2種方案中，沒(méi)有增加起落架高度，因而可以避免方案I中的不利影響，但會(huì)使飛機(jī)飛行特性變差。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)鯍煜蚝笱由斓綑C(jī)翼上方，在較小攻角情況下吊掛會(huì)誘導(dǎo)機(jī)翼上表面氣流分離，進(jìn)而增加阻力，而在較大攻角情況下吊掛會(huì)使機(jī)翼上表面氣流大面積分離，導(dǎo)致力矩上仰提前發(fā)生，危及飛機(jī)安全性，因此第2種方案對(duì)機(jī)翼上表面的影響較大。在第3種方案中，可以避免方案I中加長(zhǎng)起落架帶來(lái)的不利影響，也可以避免方案2中對(duì)飛機(jī)上翼面的干擾，但增加吊掛寬度會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)出流流道的橫截面積，形成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出流的阻滯，減小發(fā)動(dòng)機(jī)推力，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率。
[0009]為了消除或減輕吊掛延伸至機(jī)翼上方帶來(lái)的不同程度的不利影響，專利W08401347A1中在吊掛整流罩附近安裝輔助裝置，通過(guò)在機(jī)翼上翼面誘導(dǎo)產(chǎn)生激波，來(lái)削弱吊掛延伸到機(jī)翼上方對(duì)飛機(jī)升力特性產(chǎn)生的不利影響。專利US3960345中在翼上短艙表面引入翼片，抑制由于發(fā)動(dòng)機(jī)/吊掛延伸至機(jī)翼上方產(chǎn)生的漩渦，提高飛機(jī)升阻力特性，增加穩(wěn)定性，減小下洗對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生的不利影響。專利US3968946A中則是引入一種可移動(dòng)的整流罩，來(lái)填補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)/吊掛延伸至機(jī)翼上翼面時(shí)所采用的固定整流與飛機(jī)前緣縫翼之間產(chǎn)生的縫隙。這些專利所披露的方案通過(guò)增加額外的裝置來(lái)克服吊掛延伸到機(jī)翼上方帶來(lái)的不利影響，但都使得飛機(jī)增加額外的重量、減小飛機(jī)商載、降低飛機(jī)運(yùn)載性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提出一種針對(duì)翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)近距離安裝至機(jī)翼的同時(shí)，保持或提高飛機(jī)的氣動(dòng)性能。
[0011]在實(shí)際工程當(dāng)中，飛機(jī)吊掛并非在每一處都需要較大的空間來(lái)容納部件(如內(nèi)部系統(tǒng)、電子電氣線纜、密封件及結(jié)構(gòu)部件)。實(shí)際上，常常在一些較為關(guān)鍵的位置需要比其他位置更大的空間。比如，在飛機(jī)吊掛火區(qū)和非火區(qū)界面處，由于存在防火墻，其包含的更大的密封組件需要更多的內(nèi)部空間，因而只在特定位置(如吊掛防火墻位置)有較大內(nèi)部空間要求。本發(fā)明的方案即針對(duì)類似的情況而提出，通過(guò)對(duì)飛機(jī)吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，來(lái)避免上述各種現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)的缺點(diǎn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提出一種翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，所述整流罩包括位于機(jī)翼前緣前方的前部整流罩和位于機(jī)翼前緣后方的后部整流罩，其中，所述前部整流罩的縱向剖面線為曲線，沿順氣流方向從靠近發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的起始點(diǎn)處升高至最大高度站位后下降并延伸至機(jī)翼下表面下方。
[0013]有利地，所述最大高度站位為所述吊掛的內(nèi)部空間需求最大處。
[0014]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述最大高度站位為第一站位，其高于機(jī)翼上表面。
[0015]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述前部整流罩的縱向剖面線為S形，沿順氣流方向從所述第一站位下降至第二站位后曲率翻轉(zhuǎn)，并在第三站位處降至最低，然后在第四站位處延伸至機(jī)翼下表面下方。
[0016]有利地，所述第一站位和所述第四站位之間的高度差與所述起始點(diǎn)和所述第四站位之間的距離的比值不大于0.016。
[0017]有利地，所述第一站位和所述第四站位之間的距離與所述起始點(diǎn)和所述第四站位之間的距離的比值不大于0.3。
[0018]本發(fā)明通過(guò)將吊掛的整流罩前部的縱向剖面線設(shè)計(jì)為曲線并優(yōu)選為S形，僅在需要較大內(nèi)部空間的位置(如防火墻附近)加大吊掛的整流罩高度，滿足吊掛內(nèi)部空間需求，在吊掛的整流罩氣動(dòng)面抵達(dá)機(jī)翼前緣時(shí)，吊掛縱向高度處于機(jī)翼前緣之下。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以近距離安裝至機(jī)翼，且飛機(jī)起落架無(wú)需加長(zhǎng)，不需增加額外裝置，避免增加額外重量；吊掛的整流罩氣動(dòng)面不會(huì)延伸至機(jī)翼上表面，避免了巡航飛行時(shí)吊掛對(duì)機(jī)翼產(chǎn)生干擾；此外，沒(méi)有增加吊掛寬度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力效率不產(chǎn)生負(fù)面影響；而且，保證良好飛機(jī)飛行特性的同時(shí)，保證了吊掛具有必需的內(nèi)部布置空間(包絡(luò)結(jié)構(gòu)、防火墻管路)。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方式更好地理解，附圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同或相似的部件，其中:
[0020]圖1為翼吊布局飛機(jī)中用吊掛連接發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的示意圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)；
[0021]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中吊掛的前部整流罩氣動(dòng)面的示意圖；
[0022]圖3為使用根據(jù)本發(fā)明的吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)連接發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的示意圖；
[0023]圖4為根據(jù)本發(fā)明的吊掛的前部整流罩氣動(dòng)面的示意圖；
[0024]圖5與圖4類似，示出了吊掛的前部整流罩氣動(dòng)面的曲率分布。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面具體描述根據(jù)本發(fā)明的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)。在下面的具體描述中，方向性的術(shù)語(yǔ)，例如上、下、左、右等均參考附圖中描述的方向使用，這些方向性的術(shù)語(yǔ)僅用于示例而非限制。示例的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及以下描述本發(fā)明所結(jié)合的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例。
[0026]參見(jiàn)圖3和圖4，在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)吊掛20的整流罩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)通過(guò)將吊掛的前部整流罩的縱向剖面線G設(shè)計(jì)成“S形”來(lái)實(shí)現(xiàn)。以這種方式，前部整流罩可高于機(jī)翼前緣線，吊掛20的縱向高度沿順氣流方向逐漸降低，機(jī)翼前緣31保持完整翼型頭部，不受吊掛20的氣動(dòng)外形面影響。另外，吊掛20的表面氣流順吊掛表面流動(dòng)，吊掛20將氣流引導(dǎo)至機(jī)翼前緣31以下，能夠有效減弱或避免吊掛20的表面氣流對(duì)機(jī)翼上表面33的干擾。
[0027]具體的，吊掛20的縱向剖面線G起始于前部點(diǎn)P，并且縱向剖面線G漸漸升高，在吊掛20的內(nèi)部空間需求最大處，同樣也是吊掛20的最大高度站位，即第一站位SOl (例如防火墻位置)處達(dá)到最大高度H_。在一些實(shí)施方式中，最大高度Hmax很可能高于機(jī)翼前緣31?？v向剖面線G隨后緩慢下降，在第二站位S02處曲率翻轉(zhuǎn)，即縱向剖面線G由凸曲線轉(zhuǎn)變?yōu)榘记€，在第三站位S03處吊掛20的高度降至最低，然后平緩上升并在第四站位S04處與機(jī)翼接觸且處于機(jī)翼前緣31以下。這樣吊掛20的縱向剖面線G被形成為“S形”。這種構(gòu)造的有利之處在于，吊掛20在最高點(diǎn)位置之后，沿順氣流方向的區(qū)域預(yù)留有一定空間，使吊掛20的高度可以恢復(fù)過(guò)渡，并逐漸低于飛機(jī)的機(jī)翼前緣31，最終結(jié)束于機(jī)翼下表面32。如圖3和圖4中所示的，吊掛20的縱向剖面線G與機(jī)翼前緣31的相交點(diǎn)0位于機(jī)翼前緣31的下方。
[0028]下面結(jié)合圖4和圖5定義若干參數(shù)，用于進(jìn)一步描述上述優(yōu)選實(shí)施方式。
[0029]吊掛20的縱向剖面線G與機(jī)翼下表面32相交于點(diǎn)0，點(diǎn)0位于第四站位S04。吊掛20的縱向剖面線G的前部起始點(diǎn)P與第四站位S04之間的距離標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)。曲率翻轉(zhuǎn)的第二站位S02 —般位于點(diǎn)0之前，并在點(diǎn)0之前預(yù)留距離LR，即吊掛20的第一站位SOl與第四站位S04之間的距離標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)R，吊掛20在第一站位SOl的高度與在第四站位S04的高度之差標(biāo)識(shí)為A Ho
[0030]將AH / L定義為吊掛20的相對(duì)高度，其為無(wú)量綱量，用于描述S形前部整流罩的凸起程度。在一些實(shí)施方式中，參數(shù)A H / L 一般取值不大于0.016。本參數(shù)的意義在于，限制吊掛20的縱向剖面線G向上凸起的高度，避免其產(chǎn)生的尾流過(guò)高，對(duì)下游機(jī)翼產(chǎn)生不利影響。
[0031]將LR/L定義為吊掛20的恢復(fù)空間系數(shù)，其為無(wú)量綱量，在一些實(shí)施方式中，參數(shù)LR / L 一般取值不小于0.3。本參數(shù)用于描述S形前部整流罩在最高點(diǎn)(即第一站位S01)之后恢復(fù)到機(jī)翼前緣線以下的空間大小。其意義在于，使得吊掛20從最高點(diǎn)平緩地恢復(fù)高度至機(jī)翼下表面32，避免產(chǎn)生不利的壓力梯度，保證飛機(jī)氣動(dòng)性能。
[0032]圖5中還示出了吊掛20的前部整流罩的縱向剖面線G的一種示例性曲率分布，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要分別設(shè)計(jì)凸曲線和凹曲線的曲率大小，進(jìn)而對(duì)第一站位SOl和第三站位S03處的高度加以修改來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的空間和/或氣流分布目的。同時(shí)，應(yīng)該理解的是，除了上述示例性的實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的前部整流罩的縱向剖面線還可被構(gòu)造為任意合適的曲線形式，例如但不限于，拋物線、平滑曲線、曲線段、折線段等等。
[0033]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方式存在許多修改方式，這些方式對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很明顯的。這些修改/變型落入本發(fā)明的相關(guān)領(lǐng)域中，也應(yīng)當(dāng)包括在所附的權(quán)利要求的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.翼吊布局飛機(jī)中吊掛(20)的整流罩結(jié)構(gòu)，所述整流罩包括位于機(jī)翼前緣(31)前方的前部整流罩和位于機(jī)翼前緣(31)后方的后部整流罩，其特征在于，所述前部整流罩的縱向剖面線(G)為曲線，沿順氣流方向從靠近發(fā)動(dòng)機(jī)短艙(10)的起始點(diǎn)(P)處升高至最大高度站位后下降并延伸至機(jī)翼下表面(32)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述最大高度站位為所述吊掛(20)的內(nèi)部空間需求最大處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述最大高度站位為第一站位(SOl)，其高于機(jī)翼上表面(33)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前部整流罩的縱向剖面線(G)為S形，沿順氣流方向從所述第一站位(SOl)下降至第二站位(S02)后曲率翻轉(zhuǎn)，并在第三站位(S03)處降至最低，然后在第四站位(S04)處延伸至機(jī)翼下表面(32)下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一站位(SOl)和所述第四站位(S04)之間的高度差(AH)與所述起始點(diǎn)(P)和所述第四站位(S04)之間的距離(L)的比值不大于0.016。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翼吊布局飛機(jī)中吊掛的整流罩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一站位(SOl)和所述第四站位(S04)之間的距離(LR)與所述起始點(diǎn)⑵和所述第四站位(S04)之間的距離(L)的比值不大于0.3。
【文檔編號(hào)】B64D29/02GK103612769SQ201310509001
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】于哲慧, 張淼, 張美紅, 薛飛, 劉鐵軍, 張冬云, 汪君紅, 程攀, 盧勇, 劉曉燕 申請(qǐng)人:中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院