複合飛翼

複合飛翼

複合飛翼(Composite wing)也叫聯結翼,是一種新型的飛機機翼布局形式,具有與常規飛機不同的特點。複合飛翼是指帶上反角的後掠前翼和帶下反角的前掠後翼聯結成菱形框架結構型機翼。從飛機的前視圖和俯視圖上看,聯結的機翼框架都成菱形投影。作為一種飛行器創新布局,其本質是氣動/結構一體化的布局形式。

2000-2002年,我國創造了具優異氣動布局的“綠色先鋒”複合飛翼太陽能無人機。

基本介紹

  • 中文名:複合飛翼
  • 外文名:Composite wing
  • 別稱:聯結翼
  • 特點:機翼框架前視圖和俯視圖為菱形
  • 一級學科:航空科技
  • 二級學科:航空器
簡介,氣動特性,升力特性,阻力特性,“綠色先鋒”複合飛翼太陽能無人機,

簡介

所謂聯結翼布局飛機可以被定義為飛機上反後掠的機翼和下反前掠的平尾連線在一起所形成的一前一後的機翼布局形式,這種布局使得飛機的俯視圖和主視圖的外形都形成菱形,如圖1所示。
圖1圖1
上世紀30年代,曾出現過聯結翼布局的滑翔機,但由於當時在結構和氣動性能上的研究還不完善,未能體現出其優越性。
隨著近代航空技術和複合材料的發展以及計算機水平的飛躍,聯結翼布局研究又進入了新的階段。正如聯結翼概念的提出人Wolkovitch所述:聯結翼正是計算機發展的產物,計算機能幫助人們設計出正確的結構。由於聯結翼是一種新的飛機布局形式,它在結構、氣動、操縱控制方面有許多新的特點。

氣動特性

升力特性

對於複合飛翼(聯結翼)布局飛機,由於前翼、後翼縱向錯開並有垂直間隙,因此具有近耦雙翼布局的氣動特點,同時,後翼具有前掠翼的性質,其翼根前緣附近在迎角α<4°時容易氣流分離,但隨迎角增加,翼根後緣吸力反而升高,壓力分布趨於均勻,而外翼區前緣一直保持低壓區,彌補了迎角增大時後掠前翼容易氣流分離導致升力下降的不足,使聯結翼布局全機升力線斜率大於正常後掠翼布局飛機的50%左右,失速迎角也推遲了,而且失速現象比較穩定,僅限於迎角α=14~16°之間,其後隨迎角增大升力繼續增大,直至α=25°時仍未見下降。
“綠色先鋒1”構造和參數摘要“綠色先鋒1”構造和參數摘要
如果聯結翼飛機帶有前置鴨翼,那么前置鴨翼也是一個升力面,可使全機總升力提高,同時鴨翼後掠拖出的前緣渦在一定範圍內有穩定前翼上邊界層的作用,延遲氣流分離,增加升力,並在較大迎角時不產生失速現象,獲得了比無鴨翼時更高的升力係數,在實驗迎角α=25°時升力係數增加更快。

阻力特性

聯結翼布局與正常布局相比,零升阻力基本相同,誘導阻力較小,理論計算得到的聯結翼的展長效率因子為單翼機的1.0486倍,通過試驗測得的這個數據為1.09。升阻比K也較大,並在相當寬的Cy值範圍內(巡航時)K值變化不大。此外,對沒有翼尖小翼的聯結翼的最佳展長載荷分布應接近橢圓,連線位置內移會使展長效率因子減小。

“綠色先鋒”複合飛翼太陽能無人機

太陽能飛行器是指以陽光、太陽能以及太陽本身可能存在的其他能量來作為動力和工作能源的飛行器。 以太陽能作為未來航空太空飛行器的輔助能源乃至主能源,是人類具有方向性和前沿性的重要目標。
複合飛翼飛行器風洞試驗複合飛翼飛行器風洞試驗
2000-2002年,我國創造了具優異氣動布局的“綠色先鋒”複合飛翼太陽能無人機,飛行成功並圓滿完成了各項相關實驗科目,取得原創自主智慧財產權專利。複合飛翼太陽能無人機氣動布局和機體結構新穎,在有效減輕全機重量又保障結構強度的前提下,有更大的機翼採光面積,顯著提高了太陽輻射能的收集率。相對於各國現有太陽能飛行器來看,該複合飛翼太陽能飛機更具優勢,例如在同等機體重量的條件下有更大範圍的採光面積,在對流層下部氣流多變的環境中飛行時,有更好的安定性和操縱性等。

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