讓自己懂的更多一點 —————————————— 高升力系統(tǒng) 如果把飛機(jī)的機(jī)翼前緣和后緣做成可活動的舵面,則其可以改變機(jī)翼的剖面彎度和面積,從而改善飛機(jī)的飛行性能,這種可增加飛機(jī)升力的活動舵面稱為高升力裝置或增升裝置。 高升力系統(tǒng)包括前緣縫翼系統(tǒng)和后緣襟翼系統(tǒng)。以B737為例,前緣縫翼包括1個內(nèi)縫翼、4個外縫翼;后緣襟翼包括1個內(nèi)襟翼和1個外襟翼。襟/縫翼正常收起和放下時,系統(tǒng)要保證各翼面的同步運動。 高升力裝置從布局上看可分為前緣增升裝置和后緣增升裝置。常見的前緣增升裝置有:前緣縫翼、前緣下垂、前緣襟翼、克魯格襟翼等;后緣增升裝置有:簡單襟翼、開裂襟翼、單縫襟翼、富勒襟翼、雙縫襟翼、三縫襟翼、吹氣襟翼等。 前緣襟翼:后緣襟翼位于機(jī)翼的后緣,如果把它的位置移到機(jī)翼的前緣,就變成了前緣襟翼。前緣襟翼可以看作是可偏轉(zhuǎn)的前緣:在大迎角下,它向下偏轉(zhuǎn),使得機(jī)翼前緣與來流之間的角度減小,同時可增大翼型的彎度。前緣襟翼和后緣襟翼配合使用可進(jìn)一步提高增升效果。如A380機(jī)翼前緣內(nèi)側(cè)就采用了前緣襟翼(前緣外側(cè)采用的前緣縫翼)! 克魯格(Krueger)襟翼:與前緣襟翼作用相同的還有一種克魯格襟翼,它一般位于機(jī)翼前緣的根部,靠作動筒收放。打開時,伸向機(jī)翼下前方,既增大機(jī)翼面積,又增大翼型彎度,具有較好的增升效果,同時構(gòu)造也比較簡單。如B737、B747采用了前緣克魯格襟翼。 單縫襟翼,能夠保持很大的襟翼偏轉(zhuǎn)角度,甚至達(dá)到40°,襟翼上層的附著流才分離。這種帶縫的襟翼比簡單襟翼能夠產(chǎn)生大得多的最大升力。使用單縫襟翼的機(jī)型有A320、A330、A340、A380、B787等。 雙縫襟翼是單縫襟翼的發(fā)展,主要有兩種:帶有導(dǎo)流片和主襟翼的雙縫襟翼以及帶有主襟翼和后襟翼的雙縫襟翼(如B757、A321)。這種襟翼能夠產(chǎn)生較大的增升效果。B767和B777的后緣襟翼采用了內(nèi)側(cè)雙縫襟翼、外側(cè)單縫襟翼的形式。 三縫襟翼一般由導(dǎo)流片、主襟翼和后襟翼組成,由于縫道和機(jī)翼有效面積增加,增升效果更好,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。使用三縫襟翼的機(jī)型有B737、B747等。 富勒(Fowler)襟翼是一種雙開縫或三開縫后退式襟翼。富勒襟翼運動的特點是沿滑軌向后伸展時,同時向下偏轉(zhuǎn)。使用富勒襟翼大大增加機(jī)翼面積,同時增加剖面彎度,且氣流通過縫隙吹走后緣渦流,增升效果非常明顯,升力系數(shù)可提高85%~95%,但這種襟翼結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。注:一般縫翼的主要作用是增加剖面彎度,(前緣/后緣)襟翼的主要作用是增加機(jī)翼面積,但富勒襟翼可以同時增加機(jī)翼面積和剖面彎度,富勒襟翼也是采用較為廣泛的一種襟翼。 前緣縫翼的作用:一是延緩機(jī)翼上的氣流分離,提高了飛機(jī)的臨界迎角,使得飛機(jī)在更大的迎角下才會發(fā)生失速;二是通過改變機(jī)翼的剖面彎度,增大機(jī)翼的升力系數(shù)。 后緣襟翼的作用:當(dāng)飛機(jī)在起飛時,襟翼伸出的角度較小,主要起到增加升力的作用,可以加速飛機(jī)的起飛,縮短飛機(jī)在地面的滑跑距離。 當(dāng)飛機(jī)在降落時,襟翼伸出的角度較大,可以使飛機(jī)的升力和阻力同時增大,以利于降低著陸速度,縮短滑跑距離。 此外,后緣襟翼還有更多的作用效果:1)提供飛機(jī)最佳的升阻比L/D,從而改善飛機(jī)的爬升率/爬升性能,增大飛機(jī)起飛重量,減小發(fā)動機(jī)推力;2)提供飛機(jī)著陸的最大升力系數(shù)以及飛機(jī)最佳進(jìn)場狀態(tài);3)使飛機(jī)高速巡航飛行時阻力最小,如A380內(nèi)襟翼上下小偏度巡航飛行。 A.M.O Smith的多段翼空氣動力學(xué)原理概括起來有3種效應(yīng)決定了升力系數(shù)的增量△CL:彎度效應(yīng);有效弦長增加;干擾效應(yīng)。 從彎度效應(yīng)來解釋對升力曲線的影響是,帶彎度的翼型最大升力系數(shù)高于對稱翼型,但翼型的彎度太大也會產(chǎn)生過大的阻力。一方面,如果后緣襟翼向后下方偏轉(zhuǎn),使得機(jī)翼有效彎度增加,從而在迎角不變的情況下增加了升力,使得升力曲線向上平移。另一方面,如果前緣縫翼伸出,前緣有效彎度的變化通常會減小升力,但可以增大失速速度,以更大的迎角產(chǎn)生更大的升力,因此可以提供最大升力系數(shù)。 機(jī)翼后緣下方流線型的整流罩也就是后緣襟翼滑軌整流罩,顧名思義其內(nèi)部就是后緣襟翼的滑軌。由于受到機(jī)翼厚度的限制,后緣襟翼的支撐與驅(qū)動機(jī)構(gòu)常常伸出機(jī)翼的下表面,帶來氣動損失,為降低損失必須設(shè)計相應(yīng)的整流罩,把外露的機(jī)構(gòu)包裹起來。整流罩的主要作用:一是保護(hù)里面的設(shè)備和裝置;二是設(shè)計成流線型的外表面就是為了減少阻力。 襟翼滑軌的作用是控制襟翼的運動軌跡,是襟翼達(dá)到氣動計算給出的相應(yīng)理論位置,即起飛、著陸等構(gòu)型的位置,滑軌軌跡決定這襟翼運動的幾何特性。 襟翼的運動形式主要有:鉸鏈?zhǔn)健ⅰ八倪B桿機(jī)構(gòu)”式、滑軌-滑輪式等。 鉸鏈?zhǔn)剑航笠硗ㄟ^與其相連的搖臂繞轉(zhuǎn)軸上的鉸鏈點作圓弧運動。如MD82、MD90。其特點: 1)結(jié)構(gòu)和運動簡單是最大的優(yōu)點; 2)富勒運動較差; 3)巡航阻力大; 4)搖臂不能承受氣動側(cè)向載荷。 “四連桿機(jī)構(gòu)”式:襟翼通過與其相連的連桿實現(xiàn)運動。如B767、B777。其特點: 1)機(jī)構(gòu)最簡單,連桿機(jī)構(gòu)運動靈活,有較好的富勒運動; 2)整流罩的尺寸可以比較??; 3)連桿多,運動復(fù)雜。 滑軌-滑輪架式:襟翼通過滑輪架沿固定在機(jī)翼上的滑軌運動。目前多數(shù)飛機(jī)采用了這種形式的運動?;壍能壽E也有直線形、圓弧形、直線-圓弧形等多種形式。其特點: 1)富勒運動效果好; 2)整流罩高度低、寬度窄; 3)滑軌-滑輪結(jié)構(gòu)和運動較復(fù)雜。 在飛機(jī)取得TC證前,高升力系統(tǒng)需要完成一系列的試驗,這些試驗有:系統(tǒng)綜合試驗、鐵鳥試驗、工程模擬器試驗、機(jī)上功能試驗、機(jī)上地面試驗、飛行試驗、全機(jī)地面電磁兼容性測試、精力/疲勞試驗、鑒定試驗(含功能和性能試驗)等等。其中,部分試驗由零部件供應(yīng)商完成,如鑒定試驗;部分試驗由飛機(jī)制造商完成,如飛行試驗。 飛行試驗是整個高升力系統(tǒng)取證環(huán)節(jié)中非常關(guān)鍵的一環(huán)。飛行試驗的主要作用有: 1)能夠真實地驗證縫翼系統(tǒng)、襟翼系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo),提供系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)并驗證系統(tǒng)的設(shè)計; 2)可完成地面試驗無法完成而必須的試驗; 3)配合全機(jī)性能試驗及適航驗證。 飛行試驗的特點是條件要求高、試驗成本昂貴,另外也不宜進(jìn)行故障試驗且風(fēng)險大的項目試驗,如襟/縫翼不對稱試驗、襟縫翼卡阻試驗等。
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