当前位置: > 軍事 > 機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

漲姿勢

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

(攝 / 紀岑)

在飛機起飛或是快要著陸的時候,機體會突然發出一陣陣“嗡嗡”的機械傳動聲,千萬不要害怕,這可不是飛機出現故障瞭,而是“大鵬”要“展翅”瞭——即增升裝置打開。如果稍加留意,會發現機翼前緣和後緣的一些“小片片”會逐步延伸打開,就像大鵬展翅一樣。那麼為什麼需要這些“小片片”?它們有哪些種類?起什麼作用?這就要說一說大型民用飛機的低速氣動設計之道。

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

“小片片”,非它不可?

說起這個“小片片”?

要從升力的特性說起:由於飛機的升力與速度的平方以及升力系數分別成正比例關系,當飛機高速巡航飛行時,隻需采用升力系數小的幹凈機翼就可以保證足夠的升力以平衡重力;但在起飛和著陸的過程中,速度相對較低,可還要平衡相同的重力,這就需要增大升力系數,而依托這些“小片片”可以實現這一目標,即增升裝置。

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

神奇的“小片片”

神奇的“小片片”有哪些種類呢?

主要有前緣縫翼、後緣襟翼、高速副翼、低速副翼、擾流板等

前緣縫翼的主要作用是推遲流動分離,即氣流脫離機翼表面,並在空間形成很大的漩渦,嚴重時會導致飛機失速並引發災難性事故,因此它可以提高機翼的失速攻角。後緣襟翼的主要作用是提高機翼的升力系數,是增升裝置的“主力軍”。高、低速副翼主要是在飛機飛行中實現橫向控制,比如飛機的滾轉、盤旋等,但在飛機起飛、著陸階段,也會下偏增大機翼彎度以達到增升的效果。擾流板一方面作為橫向控制的補充,另一方面也可實現飛行過程中的減速,且在飛機著陸後會全部打開,使飛機迅速減速以縮短滑跑距離。

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

真的不起眼嗎?

也許有人會說,不就是機翼上一個個“片片”嗎?有什麼可設計的?其實這裡面的門道可不少。

首先來看看波音、空客兩大飛機制造商在過去幾十年裡為瞭“小片片”費的心思:前緣裝置發展出前緣下垂、縫翼、克魯格襟翼等種類;後緣裝置發展出開裂襟翼、簡單襟翼、單縫/雙縫/三縫富勒襟翼等種類。單看這些名稱是不是就有點“蒙圈”瞭?

作為機翼氣動設計的重要組成部分,增升裝置設計具有幾何外形復雜、部件數目多、流場結構復雜、系統約束多的特點。

關於幾何外形復雜、部件數目多的特點根據前面的介紹可見一斑。而這種復雜結構的流動現象甚至對學術界理論提出瞭挑戰,截至目前仍不能被完全解釋。

另外,增升裝置的設計受到各個卡位約束條件的限制,尤其是來自發動機的約束。近年來,隨著發動機涵道比越來越大,導致發動機內側前緣增升裝置的設計難度大幅增加。當然,噪聲控制對增升裝置設計的要求也是約束的一方面。

增升裝置外形由平面佈置和沿氣流流向的控制剖面形狀,也就是多段翼型來決定。其中,平面佈置參數由總體設計部門綜合考慮低速性能指標、增升裝置形式、結構、控制等方面因素提供,氣動設計部門以高速幹凈機翼和平面佈置參數為基準開展增升裝置設計,以期著陸構型的升力系數和起飛第二爬升階段的升阻比最大化。

與高速機翼設計隻設計翼型形狀不同,增升裝置設計還要設計前緣、後緣的空間打開位置。飛機的起飛、降落等不同飛行狀態下,增升裝置打開位置不同,相應的前後緣偏角和縫道參數,即每段翼型之間的縫隙特征是截然不同的,這都需要針對性設計。

這樣一來,增升裝置設計自由度也達到瞭成千上萬的量級,繁復程度不亞於高速機翼氣動設計。另外,增升裝置還必須保證前後緣裝置收起後能夠完美恢復到幹凈機翼,否則高速機翼設計的努力將付之東流。

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?

(攝 / 王脊梁)

圖|網絡

編輯|李琰

校對|孫力

出品|中國商飛新聞中心

◆ ◆

歡迎轉發&投稿

投稿地址:newmediacomac@163.com

機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?機翼上那些神奇的“小片片”是什麼?