外吹式襟翼动力增升效果评估方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaJun．252017VoI．38No．6SSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb《萤buaa．edu．cn外吹式襟翼动力增升效果评估方法张声伟*，王伟中航工业第一飞机研究院，西安710089摘要：外吹式动力增升襟翼可以有效地缩短运输类飞机的起降距离，其增升效果评估方法是运输机动力增升设计的关键技术之一。本文采用基准气动力耦合速度修正方法，发展了一套适用于外吹式襟翼动力增

2、升效果快速评估的计算方法；该方法充分考虑了动力增升飞机性能计算对气动力数据的需求，解决了传统推力系数法的小速度大推力系数求解限制问题、无法准确求解离地速度以及多速度点气动力求解引起的计算效率问题。以某运输机为例，分析了其气动力及起飞性能，对其外吹式襟翼动力增升效果进行了评估，验证了方法的正确性。研究表明：通过优化动力增升襟翼偏转角，起飞滑跑距离最大减小量可达到25％；过大的襟翼偏转角将显著地增加飞机阻力，不利于缩短起飞滑跑距离。研究工作对运输机的外吹式动力增升襟翼设计，具有一定的工程指导价值。关键词：外

3、吹式襟翼；动力增升；气动力计算；性能收益评估；襟翼构型优化中图分类号：V211．12；V22．11文献标识码：A文章编号：1000一6893(2017)06—220689一09短距起降是现代军用飞机设计追求的重要性能指标之一。对于大中型运输机而言，短距起降与高速巡航是飞机气动布局设计中一对难以兼容的性能指标。美军C一17运输机采用下蒙皮外吹式襟翼动力增升技术，有效协调了这一设计矛盾。C_17A运输机翼载荷高达751．7kg／m2，巡航速度为0．77马赫数，是飞行速度最快的一款现役大型军用运输机。采用外吹

4、式襟翼动力增升技术，高翼载并未使其起飞与着陆的场域性能恶化，反而相对于常规大型军用运输机的起降性能有了明显的改善。由此可见，动力增升技术对于大中型军用运输机性能提升具有重要意义。国内外关于动力增升技术的研究主要集中在模拟动力影响的风洞试验[1。5]、考虑动力影响的CFD数值仿真计算[6。12]与飞机气动布局对动力增升效果的影响[13‘14]3个方面，关于动力增升效果评估技术的研究相对较少。动力增升飞机与常规飞机在起降场域性能计算与评估方法上存在显著差异，主要体现在气动力与起降场域性能计算方法两个方面。动

5、力增升飞机的布局形式，使其气动力系数在起降阶段受发动机喷流的影响很大，滑跑阶段全机气动特性曲线随推力系数C丁变化显著。动力增升效果评估是短距起降运输机的关键设计技术之一。常规飞机起降性能计算仅需一套起降构型的气动力数据，而动力增升飞机气动力系数随速度的动态变化特性使得用于起飞性能计算的关键参数：最大升力系数Ch。、抬前轮速度口。、离地速度‰t与安全速度铆：均难以确定，性能积分运算无法进行。本文采用理论分析、风洞试验、CFD数值仿真计算与算例飞机试验数据验证相结合的方法，对外吹式襟翼动力增升飞机低速构型的

6、气动力与性能计算方法进行了系统研究，建立了一套动力增升飞机性能评估的方法与程序。以某型运收稿日期：2016—08—19；退修日期：2016-09·14；录用日期：2016·10-10；网络出版时间：2016—10-2410：51网络出版地址：www．cnki．net／kcms／deta¨／11．1929．v．20161024．1051．004．htmI*通讯作者．E-mail：13325381298@163．com弓l用格武l张声伟．I伟．外吹武襟翼动力增升效果评估方法!J]．航空学报．2017．38(

7、6)：220689．zHANGsw，WANGwiMethodforeva

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12、ao[Jj．ActaAeronaullcaetAstronaullcaS{nIca．2017．38(6)：220689．航空学报输机为算例，计算并分析了由于动力增升所产生的起飞性能收益，验证了方法的正确性；研究了不同襟翼偏角对起飞滑跑距离的影响，推重比与起飞重量对动力增升运输机起飞场域性能的影响，为襟翼偏转角优化方法提供参考。1气动力计算气动力数值模

13、拟仿真计算与基于推力系数概念的工程计算[15。明是当前国际主流的动力增升飞机气动力计算方法。推力系数法具有计算效率高、计算结果可信度好的优点，因此更适用于快速评估动力增升飞机的气动特性，但其也存在一定的缺陷，如使用限制问题。在规定的推力系数范围(o．48≤C丁≤5．5)内该方法计算较准确，但在小速度大推力系数下无法使用，不能满足飞机起降性能计算全速度区域积分运算的需要。针对传统推力系数法存在的使用限制问题，本文提出一套改进的气动力计算方法，