襟翼是做什么的?
飞机为什么有襟翼?请看下文。
1,襟翼的秘诀就是提升升力。
机翼的作用是产生足够的升力,使飞机飞上天空。如果机翼是一个整体,当机翼面积、翼型和展弦比确定时,它的最大升力将是常数。如果飞机总重量为50吨,机翼必须产生490千牛以上的升力才能飞行。我们知道,机翼面积越大,升力越大;速度越大,升力越大。换句话说,机翼面积越大,在升力不变的情况下,起飞速度可以越小;起飞速度越大,机翼面积可以越小。所以,要想让这架50吨的飞机上天,可以采取两种方法:一是选择面积较小的机翼,提高起飞速度,使升力超过490 kn二是保持较低值的起飞速度,利用大面积机翼产生490 kn以上的升力。
这两种方法行得通吗?第一种方法是机翼面积更小,飞机结构重量更轻,这是优势,但起飞速度非常不利。一方面要求机场跑道很长,不经济,更不利于舰载机。另一方面,高运行速度对安全造成很大威胁。第二种方法起飞速度低,有利于缩短滑行距离。但当飞机起飞后速度增加时,大面积机翼就成了负担,不仅大大减轻了飞机重量,还急剧增加了飞机的阻力和油耗。这种低速时升力小,高速时阻力大的问题,被称为飞机的高低速矛盾。如何解决这个问题?这是通过襟翼实现的。
襟翼的主要功能之一就是协调这一矛盾。它不需要又大又重的机翼,又能在较低的起降速度下产生足够的升力,使载荷、速度、阻力、油耗得到综合优化。整体设计机翼无法同时满足大载荷、低起降速度、低阻力和低油耗的要求。因为襟翼的具体作用是在飞机起飞、着陆等低速阶段大幅度提高升力,所以统称为增升装置。
为什么襟翼可以增加升力?在一定速度下提高升力的方法主要有四种:一是改变机翼剖面形状,增加翼型弯度;二是增加机翼面积;三是尽可能保持层流;第四种是在机翼周围的气流中加入射流。襟翼通过改变翼型弯度、增加机翼面积和保持层流来增加升力。
2.飞机襟翼有很多种。
皮瓣的概念很早就出现了。第一次世界大战前,由于飞机速度的提高,要求飞机在低速时能产生足够的升力,于是有人开始了最简单的后缘襟翼的实验探索。
飞机为什么有襟翼?
简单的襟翼是机翼后缘的一部分。它可以弯曲,这将改变机翼的弯度,提高升力。不久,分裂皮瓣再次出现。降低时,一方面可以使翼型弯曲,另一方面会在机翼后缘形成低压,两个作用都是增加升力。一般来说,分体式襟翼可以增加75% ~ 85%的升力系数。同时,分体襟翼还可以增加阻力,有利于飞机安全缓慢着陆。
20世纪20年代,英国著名设计师汉德利·佩奇和德国空气动力学家拉赫曼发明了开缝襟翼。它是附着在机翼后缘的一个或几个活动机翼,平时与机翼连成一体,飞机起飞或降落时放下。襟翼可以增加机翼的面积,改变机翼的弯度,同时形成一个或几个缺口。增加面积可以提高升力,形成缝隙可以使下表面的气流通过缝隙流向上表面,从而提高上表面的气流速度,在较大范围内保持层流,增加升力,减少失速现象。开缝皮瓣是一种非常重要的皮瓣。也可以安装在飞机的前缘,一般是一个。目前大型飞机,尤其是客机,安装双缝或三缝襟翼,可以提高升力系数85% ~ 95%,效果非常显著。
还有两种皮瓣比较常见,一种是富勒皮瓣,一种是克鲁格皮瓣。
富勒襟翼是安装在机翼后缘的活动翼面,通常紧贴机翼下表面。使用时,襟翼沿安装在下翼面上的滑轨后退,同时向下偏转。使用富勒襟翼可以增加机翼剖面的弯度,大大增加机翼面积。升力系数可提高85% ~ 95%,部分大面积富勒襟翼升力系数可提高110% ~ 140%。这种襟翼结构复杂,多用于大中型飞机,可以大大提高起降性能。
克鲁格襟翼位于机翼前缘。它的形状相当于机翼前缘的一部分。使用时,利用液压作动器使克鲁格襟翼向前、向下伸展,既改变了翼型,又增加了机翼面积,升力效果更好。
3.飞机襟翼正在开发中。
皮瓣的发展还没有结束。上面提到的襟翼装置是比较成熟的,另外一种襟翼概念很早就提出来了,但直到现在还不完善,就是喷气襟翼。有多种设计方案,其基本思想是从发动机或高压气瓶中抽出气体,吸到机翼或襟翼表面,以增加升力,延迟分离,减小阻力,改善失速特性。由于喷气襟翼的复杂性,只有少数飞机,如鹞式垂直起降飞机和F-4、米格-21轻型战斗机使用喷气襟翼。它的实验工作仍在进行中。