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浅析翼梢小翼气动特性

发布日期:2021-05-09  来源:北京栖云通航科技有限公司我要投稿我要评论
    在亚音速的空气流场中,有迎角的机翼必定会产生升力。也会在机翼翼尖处,形成一定强度的漩涡后拖出。这条涡流、与机翼后缘拖出的无数条涡流相互诱导,最后纽结成集中涡流,拖至无穷远处。这就是飞机机翼的诱导阻力。


以往的飞机采用平直机翼,机翼的下表面气流由于高压而会流向上表面,在翼尖产生较大的旋涡,档飞机飞行速度增加,旋涡的强度也会随之增加。这种旋涡的能量很大,但是对于飞机的升力和推力都没有任何帮助,反而会增加飞机的阻力和燃油消耗。


在飞行过程中,每增加1%的阻力都会让飞机烧掉不少没有必要花费的钱,因此人们开始研究解决这个涡流的问题。早期的翼梢概念是由19世纪初一位英国空气动力学家构想的,但是真正将其与飞机联系在一起则是NASA(美国国家航空航天局)的Richard Whitcomb博士。在上世纪70年代末期,NASA在一家KC-135飞机上安装了翼梢小翼进行试验,得到的结果是最大飞行高度增加了3.4%,升力系数增大了4.88%,巡航状态升阻比提高了7.8%,航程增加了7.5%。这充分说明了翼梢小翼的设计是有价值的。




首先,翼梢小翼有翼尖端板的作用。翼梢小翼可以阻挡机翼下表面气流向上的绕流,同时,减小了升力损失和诱导阻力。

其次,翼梢小翼还可以耗散翼尖涡流。因为翼梢小翼和机翼流场相似,而交汇处气流流向相反。所从,两股涡流会互相缠绕、干扰,最后分散成若干涡流。这样不但可从减小诱导阻力,也可以减小对尾随飞机的危害。


 

并且,翼梢小翼可以增加升力、和向前推力。上翼梢小翼可以利用机翼翼尖的畸变流场,产生向内的侧向力。该力可以分解为上升力、和前向推力两项。虽然都微乎其微。

最后,翼梢小翼可以推迟机翼表面上的气流分离,提高失速迎角。当上机翼表面的空气到达负压峰、又恢复压力时,会导致气流分离,使飞机失速。只要翼梢小翼位置合适,就可使机翼翼尖的压力变化不再尖而陡。使气流分离减少,提高失速性能。



 
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