大型客机增生装置Gurney襟翼流动控制数值研究

bb20920d · 发表于 2022-5-12 13:42:15

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雅宝题库解析：
大型客机在起飞降落过程中必须使用增升装置，使其在起飞着陆时有良好的承载特性。为减轻飞机结构重量，降低使用成本，现代客机增升装置多数使用结构简单的三段超临界机翼。为了更好的满足使用要求，可以在原有的增升装置上增加一些简单的活动面，来进一步提高机翼的气动性能。本文研究的Gurney襟翼就是一种简单有效的平板型机械增升装置。由于其设计加工与使用维护易于进行，在工程上有广阔的应用前景。国内外学者在多种单段翼型以及飞机模型上使用Gurney襟翼进行了大量风洞实验，验证了Gurney襟翼可以有效提高翼型及飞机的升力系数。但将Gurney襟翼引入大型客机增升装置设计，必须明确Gurney襟翼对超临界翼型多段构型的影响规律。本文针对这一领域存在的不足，用数值模拟的方法研究Gurney襟翼对多段翼型绕流的流动控制机理，进一步探讨Gurney襟翼的高度对其增升特性的影响，并首次将Gurney襟翼应用于大型客机模型研究其对三维机翼绕流的影响规律，为Gurney襟翼在大型客机上的应用提供设计指导。数值模拟使用的Gurney襟翼是在翼型尾缘安装的一块垂直于翼型弦线的薄板。计算结果表明，Gurney襟翼可以显著提高多段翼型和飞机的升力系数，但也会导致阻力和低头力矩的增加，升阻比降低。对于二维多段翼型，Gurney襟翼可以增加翼型的有效弯度；在翼型尾缘处，Gurney襟翼后方会形成一对反向旋转的分离涡，改变了翼型尾迹的流场结构，诱导绕翼型气流流速增加，从而增加翼型上翼面的吸附力；在小迎角下，在翼型尾迹中就会出现卡门涡街，翼型绕流也会表现出非定常特性。对于三维客机模型，Gurney襟翼对飞机机翼绕流的流动形态影响很小。在机翼的大部分区域，Gurney襟翼的作用规律与二维翼型基本一致；在机翼尾迹中存在自由涡束的位置，Gurney襟翼会与涡束产生相互作用，增强涡束的强度和Gurney襟翼的增升效果；在机翼主翼和襟翼的翼梢处，翼尖涡存在小范围的偏移和扩张。本文数值模拟采用了翼型弦线1.5~3%高度的Gurney襟翼，研究发现，随着Gurney襟翼高度增加，增升作用增强。数值模拟结果表明，Gurney襟翼可以改善多段翼型的气动特性，也可以提高飞机的升力系数，而不会给飞机流场带来明显的变化。Gurney襟翼完全可以应用在实际工程中，改善大型客机的着陆性能。

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