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面向飞行试验的混合层流机翼优化设计

2022-12-06赵彦段卓毅丁兴志杨体浩王猛

航空学报 2022年11期

赵彦,段卓毅,丁兴志,杨体浩,王猛

1.航空工业 西安飞机设计研究所,西安 710089

2.西北工业大学 航空学院,西安 710072

3.航空工业 空气动力研究院,沈阳 110034

民用飞机受到的摩阻在其总阻力中占很大比例,减少摩阻对降低运行成本和实现绿色航空具有重要意义。层流摩阻远小于湍流摩阻,因此扩大层流区是减阻的一个重要途径[1]。目前面向民用飞机设计的层流技术主要有自然层流技术(NLF)、层流控制技术(LFC)和混合层流控制技术(HLFC)。

自然层流技术主要通过翼型设计获得合适的压力梯度,抑制流向Tollmien-Schlichting(TS)波和CF(Cross Flow)波增长以产生大范围层流区从而推迟转捩[2]。这一技术在二维和轴对称流动中已发展得比较成熟。前期研究[1]证明,只要保持表面光滑质量就可在翼型上长达80%弦长区域内保持顺压梯度与层流流动。但这种层流流动极易受飞行条件限制,会影响飞机在非设计工况下的性能,且对机翼的后掠角非常敏感。层流控制技术是采用一定的机械装置(如吸气装置)对机翼表面进行流动控制以实现大范围层流区;这种层流流动实现范围广,但相关技术复杂,易导致机翼增重[3]。混合层流控制技术综合了自然层流和层流控制概念,一般在机翼前缘10%~20%的区域依靠层流控制技术产生稳定的层流段,之后按自然层流设计实现更大范围的层流[4]。混合层流控制技术减少了层流控制的吸气功率和流量要求,降低了系统的复杂性,特别是可不改变原有机翼的翼盒结构,避免了与翼盒结构的综合设计。……

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