复杂几何细节对增升装置气动性能影响研究.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252012Vol33No．3421—429ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．on文章编号：1000-6893(2012)03—042l—09复杂几何细节对增升装置气动性能影响研究邱亚松1，白俊强1’*，李亚林2，周涛21．西北工业大学航空学院，陕西西安7100722．中国商用飞机有限公司上海飞机设计研究院，上海200232摘要

2、：采用数值模拟的方法研究了主翼翼根几何形状、翼吊发动机短舱、缝翼滑轨及襟翼滑轨舱等几何细节对增升装置气动性能的影响。研究结果表明：切割前缘缝翼时，将大部分翼根整流包留在主翼上会在大迎角下产生低能量的分离涡，造成增升装置气动性能显著恶化，而将大部分翼根整流包切割到前缘缝翼上，能破坏低能量分离涡的产生；大迎角下，短舱上表面、挂架表面及缝翼与挂架之间的间隙产生的分离气流会直接流到主翼上表面。形成大范围的死水区，因此，大尺寸的翼吊发动机短舱会造成增升装置失速迎角及最大升力系数的大幅减小，但安装在短舱适当位

3、置、适当形状的涡流片产生的强漩涡能消除大部分的死水区，挽同部分气动性能损失；缝翼滑轨产生的低能量尾迹会混入主翼附面层，使其能量降低造成升力系数减小，极端情况下缝翼滑轨会直接诱发大范围的流动分离，造成增升装置气动性能的显著恶化；襟翼滑轨舱因其较大的几何尺寸会减小襟翼缝道的面积使得襟翼缝道射流加速，有利于吹走襟翼表面的物面分离。关键词：增升装置；气动布局；翼根楔台；缝翼犄角；翼吊短舱；缝翼滑轨；襟翼滑轨舱中图分类号：V211．46；V224+．5文献标识码：A对于一架典型的大型双发民用运输机而言，稍微

4、改善增升装置的气动特性就能使全机综合性能得到很大的提高，例如着陆时，在固定的进场速度条件下，1％的最大升力增量可以转化为相当于多载22个旅客或近2000kg的货物uJ。全机高升力构型除前缘缝翼、后缘襟翼等构成增升装置的部件外，还存在大量其他不可或缺的复杂几何细节窿{]，例如：缝翼偏转后主翼翼根暴露出的外形、翼吊发动机及其与机翼连接的挂架、连接缝翼和主翼的缝翼滑轨以及连接襟翼和主翼的襟翼滑轨舱等。大量的风洞试验L3咱1表明这些几何细节会对全机增升装置气动性能造成显著影响。国外许多机构不仅在大型民用运

5、输机的气动设计方面有着丰富的经验，而且非常注重研究上述几何细节对增升装置气动性能的影响。例如：欧洲几个航空发达国家在前几年联合进行了2期名为欧洲高升力(EUROI。IFT)的研究项目[2。5’710]，对多个复杂构型进行了大量风洞试验及数值流场模拟。该项目的一个研究重点即为复杂几何细节对大型民用运输机增升装置气动性能的影响及其流动机理。与此同时，日本宇宙航空研究开发机构(JapanAerospaceExplorationAgency，JAXA)联合其国内高校也进行了类似的深入研究Lll-ls]。虽

6、然国外在该方面做了大量的研究工作，也公布了一些研究成果，但其发表的文献并没有公布将流动现象和气动特性联系起来的流动机理以及相应的设计准则，而国内在这方面也罕有公开发表的文献。在发展我国大飞机的背景收稿日期：2011．06．15；退修日期：2011-08—30；录用B期：2011—10—17；网络出版时间：2011—11-2513：01网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V．2011”25．1301．002．№IDOI：CNKI：11-1929／V．20111

7、125．1301．002*通讯作者．Tel．：029—88492174E-mail：junqiang@nwpu．edu．Gn孽

8、用格武IQluYS．BaiJQ．LIYL．eta1．StudyoninfluenceofcomplexgeometrycIeta{

9、sontheaerodynamicperformanceofhigh-liftsys-terniActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012．33(3){421-429．邬亚松．白傻强．李亚棒。等j复杂几伺

10、缅苇对增舜装i气动性能影响研究．航空学报。2012．33t3)：42I-429．422航空学报Mar．252012V01．33No．3下，该项研究显得极为迫切。本文采用数值模拟方法，研究了缝翼切割翼根整流包位置、翼吊发动机短舱、短舱涡流片、缝翼滑轨和襟翼滑轨舱等几何细节对增升装置气动性能的影响，并解释了相关流动机理。1计算方法1．1数值方法欧洲高升力研究项目表明：对于复杂构型的增升装置，唯有基于求解Navier—Stokes方程的高可信度求解器才能提供可靠的流场解[103。鉴于此，