Gurney襟翼改善靶机气动特性的研究

admin · 发表于 2024-2-18 10:54:32

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雅宝题库解析：
某小型亚音速靶机主要用来为海军防空部队实弹训练提供标靶，在实际使用中发现其低速气动特性在一定程度上不能满足部队训练的要求，一是低速性能欠佳，最小速度偏高；二是负载偏小，难以搭载相关设备；三是航程/航时较短，没有超低空飞行能力。基于此，本文运用风洞测力实验详细研究了不同高度、不同长度、不同安装方式的平板型Gurney襟翼对靶机气动特性的影响，研究涵盖了两种具有不同翼剖面形状的靶机模型：翼剖面为平板翼型的靶机（平板翼靶机）和翼剖面为NACA65-206翼型的靶机（弯度翼靶机）。在了解Gurney襟翼影响规律的基础上，用数值模拟方法对比研究了有/无襟翼时靶机的绕流流场特性，对Gurney襟翼改善气动性能的机理进行了解释。通过研究发现，Gurney襟翼可以在中小迎角下增加靶机的升力系数，但同时也增加了靶机的阻力系数和俯仰力矩系数。从最大升力系数、最大升阻比和最大耐航系数指标出发，平板翼靶机加装全展长Gurney襟翼的“最优”襟翼高度是h=3.3%c，即高度是机翼根弦长的3.3%，h=1.7%c次之。而弯度翼靶机加装全展长Gurney襟翼的“最优”襟翼高度是h =2.5%c。襟翼高度与翼型弯度之间存在一定程度的比拟关系。NACA65-206翼型正弯度对升力的贡献在统计意义上等效于高度为0.75%c的全展长平板型Gurney襟翼，其对低头力矩的贡献等效于高度为0.9%c的全展长平板型Gurney襟翼，这与平板翼靶机“最优”襟翼高度与弯度翼靶机“最优”襟翼高度相差0.8% c的结论相符合。在有侧滑情况下，全展长Gurney襟翼在襟翼高度较大时会引入较大的滚转力矩和偏航力矩，从而显著改变靶机原有的横航向气动特性。因此进一步研究了半展长襟翼布置方案，以期在改善靶机纵向力气动特性和横航向气动特性间取得性能平衡。研究发现，半展长襟翼能够在增升效益损失较小的前提下较大幅度降低附加阻力。对平板翼靶机而言，内置襟翼方案可以显著降低襟翼引入的附加低头力矩；而外置襟翼方案可以抑制侧滑角引起的附加偏航力矩和滚转力矩。对于弯度翼靶机而言，高度h=0.83%c的半展长内置襟翼在中小迎角下具有比全展长襟翼和其他半展长襟翼安装方式更小的阻力和更高的升阻比L/D，且低头力矩增加的幅度较小，但增升能力较之h =2.5%c的全展长“最优”襟翼有所损失。从对纵气动特性和横航向气动特性的权衡考虑，建议在该平板翼靶机机翼后缘下方沿翼展方向垂直加装高度为h=1.7%c全展长的Gurney襟翼，进行改进试验研究。通过数值模拟手段研究了靶机绕流流场特性，发现平板翼靶机安装Gurney襟翼对前缘涡的出现迎角、强度和空间位置等影响不大；但弯度翼靶机安装Gurney襟翼将降低前缘涡的出现迎角，在同等迎角下提高涡核的空间位置，并保持旋涡形态完整、规则。考虑到前缘涡的涡升力，Gurney襟翼对弯度翼靶机前缘涡的增强和稳定作用有可能提供额外的升力增量，这与测力结果一致。

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