CN109592006A - 一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼 - Google Patents

Abstract

本发明是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼，是现有飞机机翼的改进发明，借助于在飞机的机翼上特别设置的自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，将强烈上升气流转变为贴着机翼上表面向后缘连续稳定流去的气流，从而有效地制止飞机遇到强烈上升气流时导致的机翼失速下坠，并能够提高机翼的举力系数，能够缩短飞机起飞降落滑跑距离，能够降低飞机起飞、降落速度，能够使飞机机翼失速迊角增大，对飞机的飞行、起飞、降落的安全平稳性有很大的保障作用。本发明适用于各种固定翼飞机，特别适用于中低空飞行的飞机。

Description

一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及 机翼

技术领域

本发明涉及一种制止飞机机翼失速下坠的方法及机翼，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼。

背景技术

众所周知，垂直风切变的存在会对桥梁、高层建筑、航空飞行等造成破坏。发生在低空的风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素，被人们称为“无形杀手”。微下冲气流是非常强烈的垂直下降、下冲(击)的气流，触地后会切变为多方向多角度多层次的散射气流，其中约有九成切变为强烈上升的气流，其是飞机低空飞行失速坠毁的主要原因。飞机是靠机翼的升力托举在空气中的，机翼要产生升力需要从前向后连续稳定的相对气流，控制飞机姿态的操纵面也是靠改变通过翼面的气流方向来实现作用，而风切变则是速度和方向突然变化的强大气流，会严重干扰飞行员对飞机的控制。近年因为风切变出现机毁人亡的严重空难不罕见，2000-6-22武汉空难，2007年9-18普吉岛空难，风切变都是关键因素。1985年8月2日，达美航空191号航班在美国达拉斯-沃斯堡国际机场坠毁，造成137人死亡，事故发生时飞机从机场起飞已达升到360米的高度，调查证实当时遇到强列下冲气流导到飞机失速坠毁。从此，风切变被当作一项国际课题开始研究。由于风切变现象具有时间短、尺度小、强度大的特点，从而带来了探测难、预报难、航管难、飞行难等一系列困难，是一个不易解决的航空气象难题。飞机从1000米的高度往下坠不用到10秒钟。飞行的风险毕竟是不以人们的意志为转移的，对于失速理论的研究和应对技术的提高，依然无法彻底避免失速事故的发生。从这个意义上讲，我们对于失速理论的研究，对失速应对技术的探索永无止境。至今，关于如何有效制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼的专利技术方案，尚未见诸专利文献。

本发明要解决的技术问题是：如何有效地制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠。

发明内容

本发明目的在于：克服现有飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的缺点，提供一种有效地制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼的专利发明技术方案。本文件中所谓“强烈上升气流”包括空气对流形成的、龙卷风形成的、台风形成的、雷暴云团形成的、水平风遇到大障碍物(山或建筑物群) 切变成的、下冲(击)气流触地后反弹切变成的强烈上升气流，包含垂直向上、斜向上的强烈上升气流；所谓“机翼失速下坠”，是指飞机飞行遇到强烈上升气流时机翼迎角超过失速迎角而发生的机翼失速下坠，包括机翼失速坠毁和飞机忽上忽下的失速下坠，飞机侧转的失速下坠，飞机摇晃的失速下坠。所谓“机翼失速”，是指因飞机飞行时机翼与强烈上升气流相遇，导致机翼的迊角增大，并且机翼迊角已超过失速迊角，此时，机翼上表面与其边界层的连续稳定的气流分离，失去了与其相对运动的气流的速度，失去了机翼空速，升力突然减小，故称之为“机翼失速”；但是，“机翼失速”后，飞机及机翼仍向前运动，仍保持有原有的地速，同时，飞机及机翼都在重力大于升力的情况下向地面加速落下，其初速一般接近100米/秒，总体上，飞机是在作抛物线运动，谓之“机翼失速下坠”。

本发明采用如下所述的技术方案。

本发明涉及一种制止飞机机翼失速下坠的方法及机翼，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法及机翼。

(一)方法发明，制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法技术方案。在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的下、上气道口的面积比值为1.2～30，使该通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.3～0.99倍，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，在靠近机翼前并对着机翼后的上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板，在该通气道配置阀门；当飞机飞行遇到强烈上升气流时机翼的迊角超过失速迊角，机翼的上表面边界层气流分离，导致机翼失速下坠；此时，立即满开飞机两侧机翼的通气道的阀门，使机翼下的强烈上升气流自面积较大的下气道口连续稳定流进通气道，经通气道流到面积较小的上气道口然后沿着机翼的上表面向翼后连续稳定流去，使机翼的上表面有新的自前向后连续稳定的相对气流；上气道口的气流速度的大小与通气道的下、上气道口的面积的比值的大小成正比，调控通气道阀门就能够调控通气道的下、上气道口的面积比值，因而能够调控上气道口的气流速度，该气流速度再加上该机翼的地速，使沿着机翼上表面流向翼后的连续稳定的相对机翼的气流速度(机翼空速)变大，而机翼产生的升力是与机翼空速的平方成正比，因此，调控通气道阀门即可调控机翼的升力；当机翼的升力大于或等于飞机受到的重力时，就能达到制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的目的。

(二)产品发明，制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的机翼技术方案。在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的下、上气道口的面积比值为1.2～30，使该通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.3～0.99倍，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，在靠近机翼前并对着机翼后的上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板，在该通气道配置阀门。

本发明能够产生以下有益效果：

(一)有效制止飞机遇到强烈的上升气流的机翼失速坠毁，最大限度避免飞机坠毁人亡的空难事件发生，延长飞机安全使用寿命；(二)有效制止机翼在遇到强烈的上升气流、湍流的干扰而造成的飞机忽上忽下、摇晃、抖振，使飞机能较平稳飞行；(三)提高机翼的升力系数；(四)缩短飞机起飞和着陆滑跑距离；(五)增大飞机失速迊角；(六)降低飞机的最小起飞和着陆速度；(七)可取代现有机翼的前缘襟翼、缝翼、克鲁格翼。

附图说明

以下结合实施例对本发明作进一步说明

附图1是本发明的固定机翼的部份剖面的侧视形状结构示意图。

在附图1中有关部份的名称为：机翼1，隔扰板2，上气道口3，气道上端平动阀门4，通气道5，气道下端转动阀门6，下气道口7。

具体实施方式

在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的下、上气道口的面积比值为1.25～29，使该通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.32～0.96倍，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，在靠近机翼前并对着机翼后的上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板，在该通气道配置阀门。当飞机遇到强烈的上升气流时，机翼迊角会超过失速迊角，机翼上表面出现气流分离，升力突然减少，故机翼失速下坠，此时，飞机的自动或人工控制系统立即同时开启两侧机翼1的气道上端平动阀门4(使之平动滑向机翼前)和气道下端转动阀门6(使之由水平的关闭状态绕转轴沿顺时针向向气道内转至垂直机翼底面的全开启状态)，让机翼下的强烈上升气流自较宽大的下气道口7连续稳定流进通气道5，通气道的上部底面与相连的机翼的上表面夹角很小，只有3～20°，该气流经通气道5流到较窄(在翼弦方向上的距离较短，是下气道口的0.02～0.2倍)长(在翼长方向上的距离较长，是下气道口的1.2～ 4倍)的上气道口3即贴着机翼1上表面向翼后连续稳定流去，上气道口3的两侧在对着机翼后的方向上设置立于翼面的隔扰板2隔挡两侧气流横向干扰(防止升力损失)，该气流产生逆气压梯度，使机翼的上表面的压力小于下表面的压力而使机翼产生了升力，当升力等于或大于飞机受到的重力时，就达到了有效制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的目的。需进一步说明的是：(1)上气道口的气流速度的大小与通气道的下、上气道口的面积的比值的大小成正比，调控通气道阀门就能够调控通气道的下、上气道口的面积比值，因而能够调控上气道口的气流速度，该气流速度再加上该机翼的地速，使沿着机翼上表面流向翼后的连续稳定的相对机翼的气流速度(机翼空速)变大，而机翼产生的升力是与机翼空速的平方成正比，因此，调控通气道阀门即可调控机翼的升力，当机翼产生了等于或大于飞机受到的重力的升力时，就达到了制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的目的；(2)机翼遇到与其飞行方向夹角成30～90°的强烈上升气流，气流入通气道时给机翼一个明显的向上的推举力；机翼遇到与其飞行方向夹角成 100～150°的强烈上升气流，气流入通气道时给机翼一个明显的向上的推举力和向前的推进力；(3)几种轻度的机翼失速下坠的制止方法如下：①若只有一侧机翼失速下坠，就开启该侧机翼的通气道的阀门，使该侧机翼产生升力来平衡机翼受到的重力，制止飞机偏离航向或旋转；②飞机抖动并左右摇晃：这是因为机翼上表面气流强烈分离而产生大量涡流，引起升力时大时小，和左、右翼的升力变化不均造成的，轮流开启两侧机翼的通气道的阀门，使该机翼产生升力来平衡机翼受到的重力，能制止飞机左右摇晃；③若飞机遇到一阵又一阵的强烈上升气流干扰导致飞机忽上忽下，就开启两侧机翼的通气道的阀门，使两侧机翼产生升力来平衡两侧机翼受到的重力而不下坠，从而使飞机能较平稳飞行；(4)若飞机起飞、着陆时开启两侧机翼的通气道阀门，可使机翼增加升力，可降低飞机起飞着陆的速度，可缩短飞机滑跑的距离和时间，可防止突发性产生的微下冲气流切变形成的强烈的上升气流对飞机起飞着陆的干扰；(5)若飞机飞行时开启两侧机翼的通气道阀门，可使机翼增加升力，可降低巡行速度，可防止突发性产生的微下冲气流切变形成的强烈的上升气流对飞机起飞着陆的干扰；(6)因该机翼已具有减速、增大升力系数、缩短飞机滑跑的距离和时间、增大失速迊角等功能，故可不需要设置现有机翼的前缘襟翼、前缘缝翼、克鲁格襟翼。

本发明的方法及机翼的基本技术特征如下所述。

(一)方法发明。一种制止飞机机翼失速下坠的方法，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法，其特征是：在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的下、上气道口的面积比值为1.25～29，使该通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.32～0.96 倍，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，在上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板，在该通气道配置阀门；当飞机飞行遇到强烈上升气流时机翼的迊角超过失速迊角，机翼的上表面边界层气流分离，导致机翼失速下坠；此时，立即开启飞机两侧机翼的通气道的阀门，使机翼下的强烈上升气流先自下气道口流进通气道，再经通气道流到上气道口然后沿着机翼的上表面向后流去，使机翼的上表面有新的从前向后连续稳定的相对气流，也就是使机翼的迊角小于失速迊角而产生升力；当机翼的升力大于或等于飞机受到的重力时，就能达到制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的目的。

(二)产品发明。一种制止飞机机翼失速下坠的机翼，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的机翼，其特征是：在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道；使该通气道的上部靠近机翼前部并向机翼后倾斜；上气道口向翼后倾斜，其两侧设置有立于翼面的隔扰板。

根据上述的产品发明最基本的技术特征，可衍生出如下几种具体方案：(1)该机翼的通气道的上、下气道口分别设置在机翼前部的上、下表面；(2)该通气道的下、上气道口的面积比值为1.25～29；(3)该通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.32～0.96倍；(4)该机翼的通气道配置有阀门；(5)该机翼的通气道的阀门是机翼表面可动的蒙皮；(6)该机翼的通气道的阀门是转动阀门；(7)该机翼的通气道的阀门是滑动阀门；(8)该机翼的通气道的上端底面与相连的机翼的上表面夹角为3～20°；⑨该机翼的通气道是分叉的气道；⑩该机翼的通气道是并联的气道。

本发明的机翼是现有飞机机翼的改进发明，其产品结构和使用方法都比较简单，实施投资少，容易制造和使用；其能够有效地制止飞机遇到强烈的上升气流时导致的机翼失速下坠，能够提高机翼的举力系数，能够缩短飞机起飞降落滑跑距离，能够降低飞机起飞、降落速度，能够使飞机机翼失速迊角增大；其对飞机的飞行、起飞和着陆的安全平稳性有很大的保障作用；其适用于各种固定翼飞机，特别适用于中低空飞行的飞机。

Claims (10)

1.一种制止飞机机翼失速下坠的方法，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的方法，其特征是：在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，在上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板，在该通气道配置阀门；当飞机飞行遇到强烈上升气流时机翼的通角超过失速迊角，机翼的上表面边界层气流分离，导致机翼失速下坠；此时，立即开启飞机两侧机翼的通气道的阀门，使机翼下的强烈上升气流先自下气道口流进通气道，再经通气道流到上气道口然后沿着机翼的上表面向后流去，使机翼的上表面有新的从前向后连续稳定的相对气流，也就是使机翼的迊角小于失速迊角而产生升力；当机翼的升力大于或等于飞机受到的重力时，就能达到制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的目的。

2.一种制止飞机机翼失速下坠的机翼，特别是一种制止飞机遇到强烈上升气流的机翼失速下坠的机翼，其特征是：在飞机的机翼设置有自机翼的下表面穿过机翼到机翼的上表面的通气道，使该通气道的上部靠近机翼前并向机翼后倾斜，上气道口的两侧设置有立于翼面的隔扰板。

3.根据权利要求2所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的上、下气道口分别设置在机翼前部的上、下表面。

4.根据权利要求2所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的所有上气道口的总长度是机翼长度的0.32～0.96倍。

5.根据权利要求2所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的下、上气道口的面积比值为1.25～29。

6.根据权利要求2所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道配置有阀门。

7.根据权利要求2和6所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的阀门是机翼表面可动的蒙皮。

8.根据权利要求2和6所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的阀门是转动阀门。

9.根据权利要求2和6所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的阀门是滑动阀门。

10.根据权利要求2所述的机翼，其特征是：该机翼的通气道的上部底面与相连的机翼的上表面夹角在3～20°范围内。