一种低阻融合式小翼结构的制作方法

1.本实用新型涉及航空技术领域，具体涉及一种低阻融合式小翼结构。


背景技术：

2.随着城市化进程，陆用空间日趋饱和，交通拥堵问题日益严重，亟需开发城市空中可用空间，发展垂直式立体交通。evtol未来潜在应用涉及城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景模式。
3.主导城市天空的竞赛已经促使航空航天工业的许多关键参与者了解了开发与城市空中出行相关的项目的可行性。大多数现代流行的概念和原型都在探索垂直起降(垂直起飞和降落)的能力，以适应城市内空间的短缺。随着evtol产业迅猛发展，摩根士坦利则预计到2040年，全球evtol市场规模将超过万亿美元。加上电池技术、自动控制和互联网技术的进步，使得大规模的城市航空运输似乎比以往任何时候都更可行。这种城市航空运输的可能性目前正受到极大的关注，目前正在开发大量不同的电力垂直起降(evtol)飞机。
4.evtol飞行器相比其它交通工具，更适合未来的出行生态，无论是产业基础还是技术基础，evtol都更具备成为下一代城市空中交通工具的潜力，且作为一种新型的中短途空中交通工具，evtol还具有安全性高、噪音低、制造成本低、运营成本低等优势。
5.evtol的垂直升降，一般是通过提供垂直升力的多旋翼实现。多旋翼具有垂直起降和悬停等功能，对地形依赖性不高，具有较好的灵活性，但其最大前飞速度受到诸多限制；如果飞行器仅靠垂直螺旋桨提供升力和推力，效率较低；固定翼飞机具有较高的前飞速度，但对地形要求很高，场地建设和维护成本较高，因此结合多旋翼和固定翼的优点，提高垂直起降飞行器的升阻比进而提高航程成为气动研究的热点。
6.一般巡航飞行总阻力中有35％～40％为诱导阻力。改善翼梢流动，利用翼梢涡来改善飞机的诱导阻力可有效提高升阻比。翼尖涡逐渐向机翼远后方发展和演化，带来气动噪声、产生诱导阻力等负面效果，由飞机产生的翼尖涡所导致的诱导阻力在起降状态时，甚至可以达到80％，所以研究翼尖涡减阻意义重大。现有电动垂直起降飞机翼梢装置一般较多采用较为简单的低阻翼尖装置，由于翼梢典型的三维效应，使得下翼面流动翻过上翼面卷起翼梢涡，较强的翼梢涡使得诱导阻力较大，巡航经济性较差。因此本申请旨在通过设计一种融合式小翼结构以减小巡航飞行的诱导阻力，达到提高升阻比及增加航程的目的。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种低阻融合式小翼结构，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低阻融合式小翼结构，包括融合式小翼，所述融合式小翼安装于机翼翼梢端部，所述融合式小翼根部弦长设为w1，中部弦长设为w2，梢部弦长设为w3，所述w2/w1的比值范围在0.6～0.9，所述融合式小翼从中部开始上反直至梢部。
8.优选地，所述融合式小翼整体呈弧形上反结构，所述融合式小翼的上反角为ψ，所
述ψ不大于75
°
。
9.优选地，所述融合式小翼翼梢设有扭转角，所述扭转角设为θ，所述θ的取值为0≥θ≥-3
°
。
10.优选地，所述融合式小翼的高度不超过其根部弦长w1。
11.本实用新型的技术效果和优点：融合式翼梢小翼可以降低巡航时的诱导阻力，增加全机升阻比，提升飞机的航程及增加飞机的有效载荷。
附图说明
12.图1为本实用新型在evtol飞机上的安装示意图俯视图；
13.图2为本实用新型在evtol飞机上的安装示意图前方视图；
14.图3为本实用新型的等轴测图；
15.图4为本实用新型的平面参数示意图；
16.图5为本实用新型的上反示意图；
17.图6为本实用新型的翼梢扭转示意图。
18.图中：1.机身；2.电机臂；3.机翼；4.外v尾；5.内v尾；6.融合式小翼；7.滑橇。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
20.实施例
21.如图1所示为含融合式小翼结构的电动垂直起降飞机(evtol飞机)俯视示意，飞机主要部件包括机身1，电机臂2，机翼3，外v尾4，内v尾5，融合式小翼6及滑橇7组成。融合式小翼6安装在机翼3翼梢端部位置(如图1及图2)。
22.融合式小翼6为低阻翼尖与上反式小翼的融合，其三维外形如图3等轴测所示。其平面参数如图4所示，融合式小翼6根部弦长设为w1，中部弦长设为w2，梢部弦长设为w3，从根部到中部为典型的平直低阻翼尖部分，一般w2/w1控制在0.6～0.9，当w2/w1为1时即为普通上反式小翼。融合式小翼6从中部开始上反直至梢部，该部分是减阻的主要部段。弦长w3较短，使得中部以一定的根梢比收缩后光滑过渡到翼梢。增加融合式小翼6的展弦比可以有效提高升阻比，而其上反段的展弦比是通过控制融合式小翼6高度及中部、梢部弦长的比例进行调节。提高融合式小翼6高度，可提高全机的升阻比，但随着高度的增大，翼根弯矩加大，带来结构重量的增加，如果高度过大反而使得综合效率降低，因此，一般建议融合式小翼6高度不超过其根部弦长w1。
23.融合式小翼6上反如图5所示。为有效降低诱导阻力，并使得机翼翼尖与融合式小翼6根部交界处流动干扰最小，防止边界层加厚诱导分离，因此融合式小翼6上反角ψ不可过大，一般不大于75
°
。
24.融合式小翼6翼梢扭转如图6所示。由于翼尖涡的诱导，使得融合式小翼6当地的入
流角相比于来流攻角有增大的趋势，融合式小翼6翼梢扭转角θ一般为负，即前缘低头。θ值一般在0≥θ≥-3
°
，θ值的大小选定不仅需要考虑巡航阶段的全机升阻比还要兼顾飞机在大迎角下的分离特性。当翼梢前缘低头较大，偏离最佳当地迎角范围，偏离最佳升阻比范围则减阻效果降低，当翼梢前缘低头较小，则会使得小翼会提前出现流动分离，而翼梢的流动分离则会使得飞机出现抖振或非指令性滚转等现象，严重时则会使得失速提前，因此融合式小翼6翼梢扭转角θ应设计在最佳范围。
25.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种低阻融合式小翼结构，包括融合式小翼，其特征在于：所述融合式小翼安装于机翼翼梢端部，所述融合式小翼根部弦长设为w1，中部弦长设为w2，梢部弦长设为w3，所述w2/w1的比值范围在0.6～0.9，所述融合式小翼从中部开始上反直至梢部。2.根据权利要求1所述的一种低阻融合式小翼结构，其特征在于：所述融合式小翼整体呈弧形上反结构，所述融合式小翼的上反角为ψ，所述ψ不大于75
°
。3.根据权利要求1所述的一种低阻融合式小翼结构，其特征在于：所述融合式小翼翼梢设有扭转角，所述扭转角设为θ，θ的取值为0≥θ≥-3
°
。4.根据权利要求1所述的一种低阻融合式小翼结构，其特征在于：所述融合式小翼的高度不超过其根部弦长w1。

技术总结
本实用新型公开了一种低阻融合式小翼结构，包括融合式小翼，所述融合式小翼安装于机翼翼梢端部，所述融合式小翼根部弦长设为W1，中部弦长设为W2，梢部弦长设为W3，所述W2/W1的比值范围在0.6～0.9，所述融合式小翼从中部开始上反直至梢部。本结构提供的融合式翼梢小翼可以降低巡航时的诱导阻力，增加全机升阻比，提升飞机的航程及增加飞机的有效载荷。提升飞机的航程及增加飞机的有效载荷。提升飞机的航程及增加飞机的有效载荷。


技术研发人员：王继明 姚远 杨万里 党铁红 董明
受保护的技术使用者：上海沃兰特航空技术有限责任公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/6/17