专利名称：基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法
技术领域：
本发明属于飞机机翼设计技术，涉及对飞机前缘缝翼内型控制曲线设计方法的改进，特别涉及一种基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法。
背景技术：
在飞机前缘缝翼设计中，缝翼内型曲面定义非常关键，缝翼内型不仅要保证缝翼的结构厚度，还要与固定前缘之间留有合适的间隙，以保证缝翼打开时的缝道形状和大小，设计好缝翼内型曲面对于缝翼气动效率的充分发挥起着非常重要的作用。缝翼内型曲面设计必须考虑缝翼与固定翼前缘的间隙，目前，通常的设计方法是沿展向给出数个剖面，剖面上的间隙给定，但相邻剖面之间的间隙通过样条插值给出，可能造成该间隙值不规律变化，给缝翼内型曲面设计带来很大困难，设计周期长，且修改过程繁杂，完成的缝翼内型曲面分块多，难以保证缝翼沿展向的间隙和展向分布规律，进而增加前缘缝翼结构设计的难度，也会影响缝翼增升效果的发挥。
发明内容
本发明的目的是提出一种设计周期短、修改便捷的基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法。本发明的技术方案是将缝翼展向控制曲线根据已经给定的五个控制剖面上确定的点位置，从翼根至翼尖方向分为四个段，第一个点至第二个点之间、第二个点至第三个点之间及第四个点至第五个点之间为二次曲线段，第三个点至第四个点之间为直线段，设计的步骤如下i、二次曲线段的定义；采用曲线起点、曲线终点、曲线起点和终点切线交点和曲线型因子定义二次曲线；点s1为二次曲线的起点，点s2为二次曲线的终点，点s3为二次曲线起点切线和终点切线的交点，点s4为点s1和点s2连线的中点，点s5为二次曲线与线段s3s4的交点，曲线型因子f=s5s4/s3s4，式中-.s5s4为点s5和点s4连线的长度，s3s4为点s3和点s4连线的长度，点s1、点s2和点s3组成的三角形称为二次曲线的控制三角形；2、定义机翼弦平面，将过机翼根弦线和机翼剖面扭转轴构成的平面定义为机翼弦平面；3、确定缝翼内型展向控制曲线控制点，分别将每个缝翼控制剖面上的内型前缘控制点ro垂直投影到机翼弦平面上，得到缝翼内型展向控制曲线的控制点第一点a、第二点c、第三点e、第四点f和第五点h ;分别做机翼弦平面与缝翼控制剖面所在平面的交线，得到第一控制线、第二控制线、第三控制线、第四控制线、第五控制线；4、确定直线段ef ;以第三点e为起点，第四点f为终点，得到直线段ef ；5、确定切线bd ；向第三点e外端延伸直线段ef至点d，使点d至第三控制线的距离为kl，用直线连接点d、第二点c并向点c外端延伸至点b，使点b至第三控制线的距离为k3，得到切线bd ;用直线连接第一点a和点b，得到切线ab;
6、确定切线gh ；向第四点f外端延伸直线段ef至点g，使点g至第四控制线的距离为k2，用直线连接点g和第五点h，得到切线gh ；7、构成缝翼内型展向控制曲线，以三角形abc为控制三角形，以fl为曲线型因子，确定二次曲线ac，f 1=0. 2 0. 60 ;以三角形⑶e为控制三角形，以f2为曲线型因子，确定二次曲线ce，f2=0. 2 0. 60 ;以三角形fgh为控制三角形，以f3为曲线型因子，确定二次曲线冊，fl=0. 2 0. 60 ;由二次曲线段ac、二次曲线段ce、直线段ef、二次曲线段ra构成缝翼内型展向控制曲线。所述的第三控制线的距离kl=500mm 5000mm,点b至第三控制线的距离k3=500mm 5000mmo所述的点g至第四控制线的距离k2=500mm 5000mm。本发明的优点是本发明基于缝翼控制剖面上缝翼内型曲线前缘点，采用全参数 化法定义飞机前缘缝翼剖面沿展向控制曲线的方法，改进飞机缝翼内型和固定翼前缘外形之间间隙沿展向变化的规律性，改善缝翼内型制造的工艺性，提升前缘缝翼的增升效果。提高飞机前缘缝翼设计效率2倍，改进了缝翼内型曲面的表面设计质量，保证了缝翼与固定翼之间间隙沿展向均匀过渡，使缝翼的气动效率得以充分发挥，保证了飞机具有优异的低速升阻气动特性。
图i是二次曲线定义示意图。图2是缝翼剖面组成及缝翼剖面间隙示意图。图3是缝翼内型展向控制曲线示意图。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。参见图i 3，一种飞机前缘缝翼内型控制曲线的设计方法，其特征在于，采用直线、二次曲线的组合来完成缝翼剖面曲线的设计，设计的步骤如下i、二次曲线的定义方式；采用曲线起点、曲线终点、曲线起点和终点切线交点和曲线型因子的定义方法定义二次曲线；点s1为二次曲线的起点，点s2为二次曲线的终点，点s3为二次曲线起点切线和终点切线的交点，点s4为点s1和点s2连线的中点，点s5为二次曲线与线段s3s4的交点，曲线型因子f=s5s4/s3s4，式中=s5s4为点s5和点s4连线的长度，s3s4为点s3和点s4连线的长度，点s1、点s2和点s3组成的三角形称为二次曲线的控制三角形；这种定义方式参见《飞机总体设计》，北京航空航天大学出版社，顾诵芬，2001年9月出版，该书中给出了二次曲线的作图方法和数学表达式。2、定义机翼弦平面；当机翼剖面无扭转时，机翼弦平面是指过机翼各剖面弦线的平面；当机翼三维配置有扭转时，机翼弦平面是指过机翼根弦线和机翼剖面扭转轴构成的平面；3、定义缝翼内型展向控制曲线；缝翼内型展向控制曲线由数段相互相切的直线和二次曲线组成，位于机翼弦平面上；缝翼内型展向控制曲线由二次曲线段ac10、二次曲线段ce11、直线段ef12、二次曲线段冊13组成；第一点a为缝翼内型展向控制曲线的起点，第五点h为缝翼内型展向控制曲线的终点，第二点c、第三点e、第四点f为缝翼内型展向控制曲线内部控制点；过机翼前缘点且与水平方向平行的直线为机翼剖面的弦线i;4、确定缝翼内型展向控制曲线控制点；分别将每个缝翼控制剖面的内型曲线前缘点pd，垂直投影到机翼弦平面上，得到缝翼内型展向控制曲线的控制点第一点a、第二点c、第三点e、第四点f、第五点h ;分别做机翼弦平面与缝翼控制剖面所在平面的交线，得到第一控制线5、第二控制线6、第三控制线7、第四控制线8、第五控制线9 ；5、确定直线段ef12 ;用直线连接第三点e和第四点f，得到直线段ef12 ；6、确定切线bd15 ；向第三点e外端延伸直线段ef12至点d，使点d至第三控制线的距离为kl，kl=500mm 5000mm，用直线连接点d、第二 点c并向第二点c外端延伸至点b，使点b至第三控制线7的距离为k3，k3=500mm 5000mm，得到切线bd15 ;用直线连接第一点a和点b，得到切线ab14;7、确定切线gh16 ;向第四点f外端延伸直线段ef12至点g，使点g至第四控制线8的距离为k2，k2=500mm 5000_，用直线连接点g和第五点h，得到切线gh16 ；8、确定缝翼内型展向控制曲线；以三角形abc为控制三角形，以fl为曲线型因子，确定二次曲线ac10，f 1=0. 2 0. 60 ;以三角形⑶e为控制三角形，以f2为曲线型因子，确定二次曲线ce11，f2=0. 2 0.60 ;以三角形fgh为控制三角形，以f3为曲线型因子，确定二次曲线fhl3, fl=0. 2 0. 60。二次曲线段ac10、二次曲线段cell ;直线段ef12、二次曲线段h113构成缝翼内型展向控制曲线。
实施例本发明应用于国内研制的某民机型号的机翼前缘缝翼内型展向控制曲线设计中，其设计过程如下i、设计完成缝翼控制剖面曲线；根据缝翼几何定义数据，设计完成所有缝翼内型控制剖面，并找出每个缝翼内型控制剖面前缘点ro ；2、定义机翼弦平面；本实施例中，机翼剖面扭转轴为机翼后缘线，过机翼根弦线和机翼后缘线做平面，形成机翼弦平面；3、确定缝翼内型展向控制曲线控制点；分别将每个缝翼控制剖面的前缘点ro垂直投影到机翼弦平面上，得到缝翼内型展向控制曲线的控制点第一点a、第二点c、第三点e、第四点f、第五点h ;分别做机翼弦平面与缝翼控制剖面所在平面的交线，得到第一控制线、第二控制线、第三控制线、第四控制线、第五控制线；4、确定直线段ef ;以第三点e为起点，第四点f为终点，得到直线段ef ；5、确定切线bd ；向第三点e外端延伸直线段ef至点d，使点d至第三控制线的距离kl=960mm，用直线连接点d、第二点c并向第二点c外端延伸至点b，使点b至第三控制线的距离k3=1600mm，得到切线bd ;用直线连接第一点a和点b，得到切线ab;6、确定切线gh ；向第四点f外端延伸直线段ef至点g，使点g至第四控制线的距离k2=950mm，用直线连接点g、第五点h，得到切线gh ；7、确定缝翼内型展向控制曲线；以三角形abc为控制三角形，取曲线型因子fl=0. 3，确定二次曲线ac ;以三角形⑶e为控制三角形，取曲线型因子f2=0. 5，确定二次曲线ce ；以三角形fgh为控制三角形，取曲线型因子f3=0. 5，确定二次曲线冊，f3=0. 5。连接二次曲线段ac、二次曲线段ce ;直线段ef、二次曲线段fh，形成缝翼内型展向控制曲线。
权利要求
1. 一种基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法，其特征在于，将缝翼展向控制曲线根据已经给定的五个控制剖面上确定的点位置，从翼根至翼尖方向分为四个段，第一个点至第二个点之间、第二个点至第三个点之间及第四个点至第五个点之间为二次曲线段，第三个点至第四个点之间为直线段，设计的步骤如下 i. i、二次曲线段的定义；采用曲线起点、曲线终点、曲线起点和终点切线交点和曲线型因子定义二次曲线；点s1为二次曲线的起点，点s2为二次曲线的终点，点s3为二次曲线起点切线和终点切线的交点，点s4为点s1和点s2连线的中点，点s5为二次曲线与线段s3s4的交点，曲线型因子f=s5s4/s3s4，式中=s5s4为点s5和点s4连线的长度，s3s4为点s3和点s4连线的长度，点s1、点s2和点s3组成的三角形称为二次曲线的控制三角形； i. 2、定义机翼弦平面，将过机翼根弦线和机翼剖面扭转轴构成的平面定义为机翼弦平面； i. 3、确定缝翼内型展向控制曲线控制点，分别将每个缝翼控制剖面上的内型前缘控制点ro垂直投影到机翼弦平面上，得到缝翼内型展向控制曲线的控制点第一点a、第二点c、第三点e、第四点f和第五点h;分别做机翼弦平面与缝翼控制剖面所在平面的交线，得到第一控制线[5]、第二控制线[6]、第三控制线[7]、第四控制线[8]、第五控制线[9]； i. 4、确定直线段ef[12];以第三点e为起点，第四点f为终点，得到直线段ef[12]； i. 5、确定切线bd [15];向第三点e外端延伸直线段ef [12]至点d，使点d至第三控制线[7]的距离为k1，用直线连接点d、第二点c并向点c外端延伸至点b，使点b至第三控制线[7]的距离为k3，得到切线bd [15];用直线连接第一点a和点b，得到切线ab [14]; 1.6、确定切线6!1[16];向第四点f外端延伸直线段ef[12]至点g，使点g至第四控制线[8]的距离为k2，用直线连接点g和第五点h，得到切线gh[16]； 1.7、构成缝翼内型展向控制曲线，以三角形abc为控制三角形，以fl为曲线型因子，确定二次曲线ac[10]，fl=0. 2 o. 60 ;以三角形⑶e为控制三角形，以f2为曲线型因子，确定二次曲线ce[11]，f2=0. 2 o. 60 ;以三角形fgh为控制三角形，以f3为曲线型因子，确定二次曲线fh[13]，fl=0. 2 o. 60 ;由二次曲线段ac[10]、二次曲线段ce[11]、直线段ef[12]、二次曲线段冊[13]构成缝翼内型展向控制曲线。
2.根据权利要求i所述的一种基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法，其特征在于，所述的第三控制线[7]的距离kl=500mm 5000mm,点b至第三控制线的距离k3=500mm 5000mmo
3.根据权利要求i所述的一种基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法，其特征在于，所述的点g至第四控制线[8]的距离k2=500mm 5000mm。
全文摘要
本发明属于飞机机翼设计技术，涉及对飞机前缘缝翼内型控制曲线设计方法的改进，特别涉及一种基于五个控制剖面的缝翼展向控制曲线的设计方法。将缝翼展向控制曲线根据已经给定的五个控制剖面上确定的点位置，从翼根至翼尖方向分为四个段，第一个点至第二个点之间、第二个点至第三个点之间及第四个点至第五个点之间为二次曲线段，第三个点至第四个点之间为直线段，确定二次曲线的曲线型因子，由二次曲线段和直线段构成缝翼内型展向控制曲线。本发明基于缝翼控制剖面上缝翼内型曲线前缘点，采用全参数化法定义飞机前缘缝翼剖面沿展向控制曲线的方法，改进飞机缝翼内型和固定翼前缘外形之间间隙沿展向变化的规律性，提升前缘缝翼的增升效果。
文档编号g06f17/50gk102682169sq20121014625
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者乔朝俊, 党育辉, 徐向荣 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所