大型民用运输机诱导气动性能优化研究

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1、第34卷第2期计算机仿真2017年02月文章编号：1006—9348(2017)02—0101—05大型民用运输机诱导气动性能优化研究叶露(中国民航飞行学院飞行技术学院，四JII广汉618307)摘要：对于大型民用运输机，机翼上、下表面的压力差产生了升力，同时在翼尖部位形成的翼尖涡又导致了诱导阻力的产生。为了减小飞机的诱导阻力但不损失升力，目前大多数飞机采用了在翼尖部位加竖直段减小诱导阻力，然而在翼尖部位加装竖直段后所带来的流动干扰导致了局部激波和负升力产生了。针对上述问题，提出了一种新型的非共面机翼在常规机翼上稍加装竖直段再加横侧段。仿真结果表明，改进方法较好地克服了上述不利干扰，优化了飞机

2、的诱导气动性能。关键词：民用运输机；诱导阻力；竖直段加横侧段机翼；气动性能；流动机理中图分类号：VI文献标识码：BTheResearchofOptimizationInducedAerodynamicPerformanceforLargeSubsonicCivilTransportAircraftYELu(CivilAviationFlightUniversityofChina，GuanghanSichuan618307，China)ABSTRACT：Forthelargeciviltransportaircraft，duetothepressuredifferencebetweentheup

3、andlowwingsur—faces，liftisproducedbutatthesametimeinduceddragproducedbythewingtipvortexatwingtips．Conventionally，inordertoreduceinduceddragandavoidthelossoflift，verticalsectionisused，beingattachedtowingtips，whilealocalshockwaveandnegativeliftcomeintobeing．Baseonthis，thepaperpresentsanewmeasurethatho

4、rizontalsectionisaddedtotheverticalsection．Simulationresultshowsthatthismethodovercomestheabovedisadvantagesandoptimizetheinducedaerodynamicperformance．KEYWORDS：Civiltransportaircraft；nduceddrag；Conventionalwingsplusverticalsectionthenplushorizontalsec-tion；Erodynamicperformance；Lowmechanism1引言众所周知，

5、阻力的大小严重影响飞机的气动性能和运行性能。这是因为在飞行过程中，阻力的大小是用发动机产生的推力来平衡的，阻力越大，需要平衡阻力的推力就越大，这样发动机的可用推力就减小。如此无论是对飞机在巡航阶段的油耗，或是在爬升阶段的梯度，都会带来不利的影响，使得飞机的性能下降。根据阻力形成的原因，对于低速和亚音速飞机，阻力主要分为两类：一类是由于空气粘性所引起的，称为废阻力，废阻力包括了摩擦阻力、压力阻力和干扰阻力；另一类是由于升力所引起的，称为升致阻力，也叫做诱导阻力。其中诱导阻力在总阻力中所占的比重非常大，达到近40％左右。因基金项目：国家自然科学基金民航联合基金(U1333133)收稿日期：2015

6、—1l一10修回日期：2016—04—05此，减小亚音速运输机的诱导阻力对于全机的减小效果至关重要。英国著名空气动力学专家FrederickWilliamLanchester(1868—1946)在他早期的研究中就非常关注机翼翼尖的流动情况，并在1897年，就尝试在机翼末端安装端板并取得专利权。Lanchester的机翼翼尖设计思想后来就演变为二十世纪二十年代有名的“端板”概念。采用“端板”形式的翼尖装置减小诱导阻力很早就被人们认识到，但由于这些装置通常具有较大的表面积且经常导致流动分离，它们的表面摩擦阻力会抵消其减小诱导阻力的优势，因此在实际应用中很少采用这种方式。直到二十世纪七十年代由美国

7、NASALangley的Whitcomb实验研究的小翼才在应用上取得真正意义上的突破。一系列的实验证实了它的减阻效果，并在多种民机上所采用。本文分析了传统机翼外形与常规机翼翼稍加装竖直段(翼梢小翼)对诱导阻力的影响，同时提出了一种新型优化诱一】0】一导阻力的翼稍布局形式一在常规机翼翼稍加装竖直段再加横侧段，以期得到更优化的气动性能。2诱导阻力产生的机理亚音速时，诱导阻力系数可以表示为c扩i麓e㈩7