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飞行器设计:多段翼流动特征

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        多段翼是飞机起飞和着陆时的增升装置二维控制剖面。简而言之,就如鸟儿展开的翅膀。机翼也如此,飞机起飞和着陆时速度比较低,需要很大的升力就不要增大迎风面积。这里给出的就是一个人类设计的高级的具有鸟翅膀功能的东西。

  • 多段翼型的流动特征

      多段翼型的流动复杂包含以下五个方面(如图1所示)

        (1) 对于襟翼偏角较大的多段翼型,即使来流马赫数不高,在其前缘的上表面也可能出现有限的超声速流,存在跨声速区和激波边界层干扰。

        (2) 上游翼段的尾迹经常与下游翼段表面上的边界层混合,合成的剪切层是一个混合边界层。

        (3) 在相邻翼段间存在强压力梯度。强逆压梯度是边界层会诱发分离的主要原因。

        (4) 后缘襟翼翼面上的粘性流区域相对厚度很大,特别对于着陆构型更明显。即使在正常飞行条件下(即在远离最大升力系数达到之前),这相对很厚的粘性流区域也会导致流动分离。

       (5) 当后缘襟翼偏转时,在主翼后缘处会形成分离气泡。当前缘增升装置偏转时,在小迎角下也可能产生同样的流动状态。


 图1 多段翼流动特征

  • 增加翼型升力的方法

        通常的增加翼型升力的方法有以下四种:(1) 增加翼型的弯度;(2) 增加翼型的有效面积;(3) 改善多段翼型缝道的流动品质,这是通过改善翼面上的边界层状态,来提高翼面边界层承受逆压梯度的能力,延迟分离,提高失速迎角,增大最大升力系数;(4) 增加外部流场的能量,例如零质量射流等。

  • 多段翼增升原理

       前缘缝翼是通过改变翼型弯度和改善多段翼型缝道的流动品质来增加升力的。它最大的优势是通过改变翼面上的边界层状态来提高翼面边界层承受逆压梯度的能力,大幅度延迟分离,提高失速迎角,增大最大升力系数。但是在升力系数增加的同时阻力系数也增加很快。

  • 多段翼设计基本准则

        对于飞机起飞和着陆而言,翼载发生很大变化的飞机,在起飞阶段需要较高的升阻比,那是因为起飞时翼载很大,单位载荷要求的升力就很大;在着陆时的翼载要比起飞时小得多,升力较容易满足。翼载变化较小且有较大功率(或推力)动力装置的飞机来说,在着陆时翼载还很大,起飞阶段在很大程度上因有相当大的动力而容易实施。对于大型客机而言,起飞时翼载发生很大变化,需要较高的升阻。

来源:风流知音
科普控制
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首次发布时间:2022-09-02
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风流知音
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