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增升装置对大型客机气动特性影响的数值研究

航空工程进展 2024年

作者：祝国旺吴恒斌黄生洪尼早中国科学技术大学工程科学学院上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所

飞机的增升装置能够提高飞机的升力和安全性，合理应用增升装置对提高飞机的安全性至关重要。为了评估不同的增升装置对国产宽体客机在起飞和降落阶段气动性能的影响，采用全结构化贴体网格，对大型宽体客机进行上亿规模的网格划分，并... 详细信息

飞机的增升装置能够提高飞机的升力和安全性，合理应用增升装置对提高飞机的安全性至关重要。为了评估不同的增升装置对国产宽体客机在起飞和降落阶段气动性能的影响，采用全结构化贴体网格，对大型宽体客机进行上亿规模的网格划分，并基于雷诺平均湍流模型开展全机气动性能的数值模拟；通过与风洞实验结果的对比，来验证数值模拟方法的可靠性；选择Ma=0.2，来流攻角为0°、5°、10°和15°四种典型情况，分析襟翼、缝翼、扰流板等增升装置对飞机整体气动性能的影响。结果表明：本文采用的全结构化网格准确地捕捉到不同增升装置下的三维平均流场特征，在0°～10°攻角范围内，扰流板的使用可在着陆阶段降低飞机升力系数并增加阻力系数；在0°～15°攻角范围内，襟翼和缝翼的应用能在起飞阶段提供额外升力并优化失速性能。

关键词：宽体客机气动性能结构网格雷诺平均增升装置

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增升装置缝翼噪声机理与控制研究进展

实验流体力学 2023年

作者：魏人可刘宇中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室南方科技大学力学与航空航天工程系

在飞机着陆过程中，增升装置中的缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。近几十年来，国内外研究者针对缝翼噪声开展了大量风洞试验研究，对其噪声特性和机理已有深入认识，并在流动控制和降噪技术方面进行了诸多尝试。本文综述分析了二维翼... 详细信息

在飞机着陆过程中，增升装置中的缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。近几十年来，国内外研究者针对缝翼噪声开展了大量风洞试验研究，对其噪声特性和机理已有深入认识，并在流动控制和降噪技术方面进行了诸多尝试。本文综述分析了二维翼型缝翼噪声风洞试验研究方面的主要进展，介绍了3种缝翼噪声成分（低频宽频噪声、高频离散纯音噪声和低频离散纯音噪声）的产生机理。缝翼噪声控制主要有3类思路：第一类是以凹腔填充为代表的整流方法，通过消除或限制回流的产生控制噪声，效果最为显著；第二类是在缝翼尖端干扰剪切层内相干结构的形成；第三类则是从工程可行性出发，通过优化缝道和缝翼结构参数或采用前缘下垂等新构型来控制噪声。未来研究需进一步借助先进测试手段和试验方案，深入认识缝翼凹腔剪切层流动的流声耦合及其与缝翼尾缘相互作用等复杂现象，以获得更为高效的噪声控制技术。

关键词：增升装置缝翼噪声噪声机理噪声控制

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前缘缝翼开缝改善增升装置失速特性研究

空气动力学学报 2023年第2期41卷 21-28,I0001页

作者：刘中元褚胡冰陈迎春毛俊张彬乾西北工业大学航空学院西安710072 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 中国商飞上海飞机设计研究院上海200235

大型民机高升力构型多采用多段式增升装置,大迎角飞行时,前缘缝翼上表面可能出现流动分离,造成缝翼尾迹流区迅速增厚,加剧缝翼与下游翼段气流的交混作用,导致各翼段环量减小、升力下降,最终发展为失速。针对多段式增升装置大迎角失速问... 详细信息

大型民机高升力构型多采用多段式增升装置,大迎角飞行时,前缘缝翼上表面可能出现流动分离,造成缝翼尾迹流区迅速增厚,加剧缝翼与下游翼段气流的交混作用,导致各翼段环量减小、升力下降,最终发展为失速。针对多段式增升装置大迎角失速问题,本文基于有限体积RANS方法,研究了前缘缝翼开缝改善增升装置失速特性的作用机理与参数影响规律。研究发现:前缘缝翼开缝可有效推迟缝翼流动分离的发生,抑制缝翼尾迹区发展及缝翼与下游翼段附面层气流的交混,减缓对襟翼流动的不利影响,显著改善增升装置失速特性;开缝位置及射流出口方向对前缘缝翼流动的控制效果影响明显,应根据前缘缝翼形状和工作状态合理设计前缘缝翼开缝方案,以便获取更好的气动性能收益。

关键词：增升装置流动分离流动控制前缘缝翼开缝数值模拟

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大型飞机增升装置噪声特性风洞试验

空气动力学学报 2022年第6期40卷 14-28页

作者：宋玉宝张俊龙唐道锋赵佳锡李文建黄奔中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

增升装置是大型飞机的主要噪声源之一,而大型飞机外部噪声是影响其适航取证的重要方面,因此开展其噪声分析与控制具有重要意义。基于5.5 m×4.0 m大型航空声学风洞与配套的大型飞机气动噪声试验全机模型,进行了大型飞机增升装置噪声风... 详细信息

增升装置是大型飞机的主要噪声源之一,而大型飞机外部噪声是影响其适航取证的重要方面,因此开展其噪声分析与控制具有重要意义。基于5.5 m×4.0 m大型航空声学风洞与配套的大型飞机气动噪声试验全机模型,进行了大型飞机增升装置噪声风洞试验研究。首先,对试验平台、试验模型与测试系统等进行了介绍。进而,基于试验测试结果,分析了增升装置噪声特性,对比了模型迎角、风速对噪声特性的影响情况,并进一步分析了噪声传播方向特性。结果表明,增升装置噪声以宽频噪声为主,并可能叠加少量峰值噪声成份;随着迎角增加,中高频模型噪声总体上呈增加趋势,且迎角的影响程度随风速而发生变化;随着风速增加,模型噪声明显增加,同时频谱特性保持良好的相似性;无论是在横侧面还是飞越面,噪声传播均具有一定的方向性。

关键词：机体噪声增升装置声源定位声学风洞试验研究

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增升装置中的流动控制技术

上海交通大学学报 2014年第2期48卷 214-221页

作者：周涛李亚林陈迎春中国商飞上海飞机设计研究院上海201210

阐述了襟翼涡流发生器、主翼后缘偏折技术、Zhu’s襟翼、自激励运动襟翼、零质量射流、等离子体技术以及动力增升等各类主动控制技术的工作原理及其增升效果分析和具体应用情况.结果表明,这些流动控制新技术对于进一步提高民用飞机的增... 详细信息

阐述了襟翼涡流发生器、主翼后缘偏折技术、Zhu’s襟翼、自激励运动襟翼、零质量射流、等离子体技术以及动力增升等各类主动控制技术的工作原理及其增升效果分析和具体应用情况.结果表明,这些流动控制新技术对于进一步提高民用飞机的增升效果具有巨大的潜力.

关键词：民用飞机增升装置流动控制涡流发生器

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增升装置微型涡流发生器数值模拟方法研究

航空学报 2012年第1期33卷 11-21页

作者：褚胡冰陈迎春张彬乾李亚林西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200235

针对数值模拟带微型涡流发生器(VG)的增升装置绕流过程中出现的典型问题,研究相应解决途径。引入面搭接网格技术,避免传统结构网格方法造成的网格数量过大问题;在微型涡流发生器网格上采用特殊边界条件处理以分别对应有/无涡流发生器的... 详细信息

针对数值模拟带微型涡流发生器(VG)的增升装置绕流过程中出现的典型问题,研究相应解决途径。引入面搭接网格技术,避免传统结构网格方法造成的网格数量过大问题;在微型涡流发生器网格上采用特殊边界条件处理以分别对应有/无涡流发生器的状态,排除网格变动对计算结果造成的干扰;研发出了面搭接网格生成技术与特殊边界处理方法结合的求解加装微型涡流发生器的增升装置流动数值模拟方法。研究结果表明:该方法在处理增升装置这类复杂外形、复杂流动问题以及加装涡流发生器的流动控制问题时,具有良好的数值计算精度,能够满足研究需要,为开展涡流发生器精细设计和参数优化的数值模拟研究提供了可靠的技术途径。

关键词：增升装置流动分离流动控制微型涡流发生器数值模拟面搭接湍流模型

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层流机翼及其增升装置嵌套协同优化方法

航空学报 2022年第8期43卷 332-350页

作者：罗佳杰宋文滨上海交通大学航空航天学院上海200240

层流机翼可以显著减少飞机的气动阻力,层流机翼的参数选择受到飞机总体参数的影响,同时需要和增升装置开展协同设计。采用前缘克鲁格和后缘富勒襟翼方案,首先对巡航构型的干净翼型和着陆构型的多段翼型开展嵌套协同优化。在此基础上,针... 详细信息

层流机翼可以显著减少飞机的气动阻力,层流机翼的参数选择受到飞机总体参数的影响,同时需要和增升装置开展协同设计。采用前缘克鲁格和后缘富勒襟翼方案,首先对巡航构型的干净翼型和着陆构型的多段翼型开展嵌套协同优化。在此基础上,针对三维层流机翼和增升装置,通过自由转捩RANS计算和基于响应面的高效多级优化相结合的方法,实现了融合增升装置的层流机翼气动设计。

关键词：层流机翼增升装置参数化建模计算流体力学气动优化

等离子体气动激励改善增升装置气动性能的试验

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航空学报 2016年第8期37卷 2603-2613页

作者：梁华吴云李军韩孟虎马杰空军工程大学航空航天工程学院西安710038 西北工业大学航空学院西安710072

针对流动分离导致飞机增升装置气动性能下降的问题,进行了脉冲等离子体气动激励抑制增升装置流动分离的试验。研究了等离子体气动激励的频率、占空比及激励位置等参数对流动控制效果的影响。研究结果表明：等离子体气动激励通过加速近... 详细信息

针对流动分离导致飞机增升装置气动性能下降的问题,进行了脉冲等离子体气动激励抑制增升装置流动分离的试验。研究了等离子体气动激励的频率、占空比及激励位置等参数对流动控制效果的影响。研究结果表明：等离子体气动激励通过加速近壁面附面层,增强附面层内的能量掺混,可有效抑制主翼和襟翼表面的流动分离,改善增升装置气动性能。在主翼前缘施加激励,可有效控制主翼表面大迎角下的失速分离,最大升力系数增大18.1%、临界失速攻角提高4°;在襟翼前缘施加激励,可有效抑制襟翼表面的流动分离,显著减小阻力,在4°迎角下,将试验模型阻力系数减小了28.7%,升力系数提高了7.1%。占空比对控制效果有较大影响,当占空比为10%~30%时,激励的非定常性更强,控制效果最好;占空比为50%的控制效果次之,占空比为100%时的控制效果最差。来流速度越高,逆压梯度越大,流动分离更难被抑制,控制效果也变差。该研究为在增升装置上应用等离子体流动控制技术提供了理论和方法的基础。

关键词：增升装置等离子体气动激励流动分离流动控制

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复杂几何细节对增升装置气动性能影响研究

航空学报 2012年第3期33卷 421-429页

作者：邱亚松白俊强李亚林周涛西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国商用飞机有限公司上海飞机设计研究院上海200232

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... 详细信息

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,挽回部分气动性能损失;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