简介

飞机升力的大小与飞行速度和升力系数有直接的关系,在飞行速度比较小的情况下,飞行员一般是通过增大迎角来增大升力系数。但迎角过大,飞机的稳定性和操纵性显著变差,迎角超过临界迎角后,飞机会失速,甚至会危及飞行安全,所以通过增大迎角而增大升力要受到一定的限制。因此,需要在飞机机翼上安装增加升力的装置(即增升装置)来构成增升机翼。它的作用是提高飞机的升力系数,以此来降低飞机起飞离地和着陆接地速度,缩短起飞着陆滑跑距离和改善飞机的机动性能。

襟翼是常用的一种增升装置,通常所说的襟翼,指的是后缘襟翼。襟翼有简单襟翼、分裂襟翼、开缝襟翼、后退襟翼等多种形式。1

增升原理简单襟翼简单襟翼的形状与副翼相似(图1)。放下简单襟翼,相当于改变了机翼的剖面形状,增大了翼型的相对弯度。因此,各迎角下的升力系数普遍提高。

简单襟翼结构简单,缺点是放下襟翼后,机翼后缘涡流区扩大,使临界迎角减小、压差阻力增大,同时随升力系数增大,诱导阻力系数也增大了,因而升阻比降低。

分裂襟翼分裂襟翼是从机翼后缘下表面分裂出来的一部分翼面(图2),放下分裂襟翼,不仅机翼下表面气流更加受阻,压力增大,而且在襟翼和机翼下表面后部之间形成涡流,使机翼后缘附近压力降低,吸引机翼上表面气流加速流动。因此,增升效果比简单襟翼强,其缺点与简单襟翼类似,临界迎角和升阻比都减小,由于其结构简单,常用于小型飞机。

开缝襟翼开缝襟翼是由简单襟翼改进而来(图3)。放下开缝襟翼,在增大翼型相对弯度的同时,襟翼前缘与机翼后缘之间形成缝隙,空气从下表面通过缝隙流向上表面,可以吹除机翼后部的涡流,与无缝隙相比,可延迟气流分离,因此,增升效果好于简单襟翼。

为了进一步提高开缝襟翼的增升效果,襟翼放下之后,襟翼本身又展开成一个开缝翼,因而形成两条缝隙,这种襟翼称为双缝襟翼(图4)。放下双缝襟翼,有更多的高速气流通过两道缝隙流到上翼面,增加边界层能量,可使气流分离推迟到更大的襟翼偏度。此外,放下双缝襟翼,襟翼还向后滑动,增大了机翼的面积。因此,双缝襟翼有更好的增升效果。

后退襟翼后退襟翼的特点是襟翼在向下偏转增大相对弯度的同时,还能向后滑动,增大了机翼面积。因此,增升效果比上述各种襟翼的效果都强(图5)。

图6是某教练机放襟翼和未放襟翼的升力系数曲线,从图中可以看出,同一迎角下,放襟翼的升力系数比未放襟翼的增加很多。1

放襟翼后飞机空气动力的变化放襟翼后,不仅同一迎角下的升力系数普遍提高,而且,阻力系数、升阻比、压力中心、零升迎角、临界迎角、最大升力系数等也随之变化。

(1)零升迎角减小。如图6所示,放下襟翼,同一迎角下的升力系数增大,致使零升迎角减小。但升力系数曲线斜率基本不变。

(2)临界迎角减小。在大迎角下放襟翼,机翼上表面最低压力点的压力更小,逆压梯度增大,边界层气流倒流增强,导致机翼在较小迎角下形成强烈的气流分离,引起升力系数减小。这就是说,放襟翼后的临界迎角比不放襟翼的小。但是,最大升力系数却是增大的。

(3)阻力系数增大。原因有两方面:一是放下襟翼后,升力系数增大,有效展弦比减小,而诱导阻力系数与升力系数的平方成正比,与展弦比成反比,所以诱导阻力系数增大;二是在大迎角下放下襟翼,机翼后缘涡流区扩大,导致黏性压差阻力系数也增大。

(4)升阻比减小。在常用的迎角范围内,放下襟翼后,阻力系数增大的比例大于升力系数增大的比例。图7为某教练机放35°襟翼和未放襟翼的极曲线,从图中可以看出,放襟翼后,曲线右移较多,说明增加相同的升力系数时,阻力系数增加较多。因此,一般情况下,升阻比是减小的。

(5)压力中心后移。如图8所示,放下襟翼后,机翼下表面的正压力和上表面的吸力都增大,但襟翼所在的机翼后部,机翼上下表面压力差增加得更为明显,因而机翼后的升力增加得更多一些,导致压力中心后移。1