一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构的制作方法

1.本实用新型涉及航空技术领域，具体涉及一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构。


背景技术：

2.evtol(electric vertical takeoff and landing)电动垂直起降飞行器开发吸引了包括航空航天企业、汽车行业、运输行业、政府、军方以及学术界的广泛关注。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.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。
4.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。
5.飞机的空气动力学设计对飞机的经济性能至关重要。对于电动垂直起降飞机，要求飞机具有更高的效率，从气动上来说就是要具有更大的升阻比(飞机升力与阻力的比值)。影响升阻比的因素有很多，比如机翼表面的层流情况、机翼翼型及平面参数等。
6.运输类飞机在巡航飞行时飞机的能耗直接正比于阻力，因此气动减阻对提升飞机续航性能，降低运行成本具有重大意义。飞机巡航飞行时气动阻力中约60％～65％％为零升阻力，约35％～40％为诱导阻力，其中前者主要由飞机浸润面积和流线性决定，在一定技术水平下难以进一步降低。后者主要体现为机翼翼尖涡导致的能量损失，通过机翼翼尖外形的优化设计减弱翼尖涡流，可以显著降低诱导阻力。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。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，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：一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，包括仿生鹰翼翼梢小翼，所述仿生鹰翼翼梢小翼安装于机翼翼梢端部，所述仿生鹰翼翼梢小翼包括低阻翼尖过渡段和羽翼，所述低阻翼尖过渡段连接机翼翼梢端部，所述羽翼连接低阻翼尖过渡段，所述羽翼呈弯曲上反结构，所述低阻翼尖过渡段的根部弦长设为w1，梢部弦长设为w2，其中w2/w1控制在0.6～1。
8.优选地，所述羽翼根部弦长设为c1，梢部弦长设为c2，羽翼梢跟比c2/c1控制在0.3～1。
9.优选地，所述羽翼包括羽翼前、羽翼中及羽翼后，所述羽翼前、羽翼中及羽翼后错
位分布。
10.优选地，所述羽翼前、羽翼中及羽翼后的上反角沿气流方向呈逐渐递减趋势。
11.优选地，所述羽翼前、羽翼中及羽翼后的羽翼展长沿气流方向分布呈递增趋势。
12.优选地，所述羽翼的梢部弦线相比于根部弦线呈负扭转状态，且扭转角控制在-3
°
～0
°
。
13.本实用新型的技术效果和优点：本结构提供的仿生鹰翼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
14.图1为本实用新型在evtol飞机上的安装示意图俯视图；
15.图2为本实用新型在evtol飞机上的安装示意图前方视图；
16.图3为本实用新型在evtol飞机上的等轴测图；
17.图4为本实用新型的仿生鹰翼翼梢小翼结构示意图；
18.图5为本实用新型的仿生鹰翼翼梢小翼平面参数示意图。
19.图中：1.机身；2.电机臂；3.机翼；4.外v尾；5.内v尾；6.仿生鹰翼翼梢小翼；7.滑橇；61-低阻翼尖过渡段；62-羽翼前；63-羽翼中；64-羽翼后。
具体实施方式
20.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。
21.实施例
22.如图1所示为含仿生鹰翼翼梢小翼气动结构的电动垂直起降飞机俯视示意，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，仿生鹰翼翼梢小翼6及滑橇7组成。仿生鹰翼翼梢小翼6安装在机翼3翼梢端部位置(如图1及图2)。
23.仿生鹰翼翼梢小翼6从外观上看与鹰展开后羽翼类似，其三维外形如图3含仿生鹰翼翼梢小翼的evtol飞机示意(等轴测)及图4仿生鹰翼翼梢小翼结构示意图所示。仿生鹰翼翼梢小翼6包括低阻翼尖过渡段61和羽翼，其中羽翼包括羽翼前62、羽翼中63及羽翼后64，其中羽翼不限于图4所示的3个。仿生鹰翼翼梢小翼6的羽翼其特征在于每个羽翼都呈弯曲上反，且羽翼错位分布，避免上游羽翼的尾流影响下游的羽翼减阻效果。因此，沿气流方向其上反呈逐渐递减趋势，但不限于此，羽翼上反角亦可在流向呈递增趋势。
24.仿生鹰翼翼梢小翼平面参数如图5所示，低阻翼尖过渡段61根部弦长设为w1，梢部弦长设为w2，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0.6～1。仿生鹰翼翼梢小翼6从低阻翼尖过渡段61梢部开始上反直至羽翼翼尖，该部分羽翼是减阻的主要部段。羽翼根部弦长设为c1，梢部弦长设为c2，一般羽翼梢跟比c2/c1控制在0.3～1。控制羽翼梢跟比可以较好地控制羽翼翼尖涡的强度，从而达到对诱导阻力有效调节的目的。
25.羽翼展长沿气流方向分布呈递增趋势。增加仿生鹰翼翼梢小翼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羽翼高度及根部、梢部弦长的比例进行调节。提高羽翼高度，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。同时羽翼过高则会带来振动问题，不利于结构设计。
26.由于翼尖涡的诱导，使得羽翼当地的攻角相比于前方来流攻角有增大的趋势，羽翼翼梢弦线相比于翼根弦线一般呈负扭转，即前缘低头。扭转角一般控制在-3
°
～0
°
，扭转角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在大迎角下的分离特性。当羽翼翼梢前缘低头较大，偏离最佳当地迎角范围，即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，则会使得羽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。
27.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：
1.一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，包括仿生鹰翼翼梢小翼，其特征在于：所述仿生鹰翼翼梢小翼安装于机翼翼梢端部，所述仿生鹰翼翼梢小翼包括低阻翼尖过渡段和羽翼，所述低阻翼尖过渡段连接机翼翼梢端部，所述羽翼连接低阻翼尖过渡段，所述羽翼呈弯曲上反结构，所述低阻翼尖过渡段的根部弦长设为w1，梢部弦长设为w2，其中w2/w1控制在0.6～1。2.根据权利要求1所述的一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，其特征在于：所述羽翼根部弦长设为c1，梢部弦长设为c2，羽翼梢跟比c2/c1控制在0.3～1。3.根据权利要求1所述的一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，其特征在于：所述羽翼包括羽翼前、羽翼中及羽翼后，所述羽翼前、羽翼中及羽翼后错位分布。4.根据权利要求3所述的一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，其特征在于：所述羽翼前、羽翼中及羽翼后的上反角沿气流方向呈逐渐递减趋势。5.根据权利要求3所述的一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，其特征在于：所述羽翼前、羽翼中及羽翼后的羽翼展长沿气流方向分布呈递增趋势。6.根据权利要求1所述的一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，其特征在于：所述羽翼的梢部弦线相比于根部弦线呈负扭转状态，且扭转角控制在-3
°
～0
°
。

技术总结
本实用新型公开了一种仿生鹰翼翼梢小翼气动结构，包括仿生鹰翼翼梢小翼，所述仿生鹰翼翼梢小翼安装于机翼翼梢端部，所述仿生鹰翼翼梢小翼包括低阻翼尖过渡段和羽翼，所述低阻翼尖过渡段连接机翼翼梢端部，所述羽翼连接低阻翼尖过渡段，所述羽翼呈弯曲上反结构，所述低阻翼尖过渡段的根部弦长设为W1，梢部弦长设为W2，其中W2/W1控制在0.6～1。本结构提供的仿生鹰翼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。效载荷。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：2023/6/16