求图!想要开缝襟翼和吹气襟翼的飞机各一
玉妹妹好,既然圣德尔塔都已经描述了,我再给你详细补充一下
有关襟翼的知识。
对于同一飞机来说,其升力大小主要随飞行速度和迎角而变。飞机以大速度飞行时,即使迎角很小,机翼也能产生足够的升力,以克服重量而维持飞行。 如果以小速度飞行,则必须配合大迎角,机翼才能产生足够的升力来维持飞行。但用增大迎角的方法来减小飞行速度,是有限度的。因为当迎角增大到临界迎角时,再增大迎角,升力反而降低。但是为了保证飞机能在更小的速度的情况(例如起飞和着陆)时,仍能产生足够的升力,就有必要在机翼上装设增加升力的装置。
目前使用较广泛的有前缘缝翼,后缘襟翼、前缘襟翼等。其工作原理分述如下。
一、前缘缝翼
为...全部
玉妹妹好,既然圣德尔塔都已经描述了,我再给你详细补充一下
有关襟翼的知识。
对于同一飞机来说,其升力大小主要随飞行速度和迎角而变。飞机以大速度飞行时,即使迎角很小,机翼也能产生足够的升力,以克服重量而维持飞行。
如果以小速度飞行,则必须配合大迎角,机翼才能产生足够的升力来维持飞行。但用增大迎角的方法来减小飞行速度,是有限度的。因为当迎角增大到临界迎角时,再增大迎角,升力反而降低。但是为了保证飞机能在更小的速度的情况(例如起飞和着陆)时,仍能产生足够的升力,就有必要在机翼上装设增加升力的装置。
目前使用较广泛的有前缘缝翼,后缘襟翼、前缘襟翼等。其工作原理分述如下。
一、前缘缝翼
为了延缓机翼的气流分离现象,以提高临界迎角和最大升力系数,有的飞机装有前缘缝翼。
前缘缝翼位于机翼前缘,打开时与机翼之间有一缝隙。一方面空气会从压力较大的下表面通过前缘缝隙流向上表面,减小上、下表面的压力差,而具有减小升力系数的作用。另一方面,空气通过缝隙加速后,贴近上表面流动,能够增大上表面附面层中的空气动能,以延迟气流分离的产生。
又具有增大升力系数的作用。那么,升力系数窨是提高,还是降低?这要看迎角大小而定。前曾指出,在接近临界迎角时,上表面气流分离是升力系数降低的主要原因,因而在此辽角下,利用前缘缝翼延缓气流分离,就能提高临界迎角和升力系数。
在中小迎角下,机翼上表面气流分离本来就很微弱,故在这些迎角下,打开前缘缝翼不仅不能提高升力系数,反而会使机翼上、下表面的压力差减小而降低升力系数。可见,前缘缝翼增大升力的作用是有条件的。只有当迎角接近或超过临界迎角,即在机翼上表面气流分离现象严重时,前缘缝翼才起增大升力的作用。
从构造上看,前缘缝翼有固定式和自动式两种。固定式前缘缝翼,其缝隙是固定的。不能随迎角的改变而开闭。它的优点是构造简单,但在大速度时,阻力增加较多,所以目前应用不多,只有个别的低速飞机上才使用。
自动式前缘缝翼,有专门机构与机翼相连,领先空气的压力或吸力来使缝翼闭合和张开。当飞机在小迎角下飞行时,机翼前承受随空气压力,前缘缝翼被压紧贴于机翼前缘,而处于闭合状态。在大迎角下飞行,机翼前缘承受很大吸力,将前缘缝翼吸开。
这种前缘缝翼能充分发挥大迎角下提高升力的作用,而又不致在小迎角(大速度)下增加很大阻力,故常为某些飞机所采用。
目前有的飞机,只在靠近翼尖位于副翼之前设有缝翼,叫翼尖前缘缝翼。它的主要作用是在大迎角下延缓翼尖部分的气流分离,从而提高副翼的效能,改善飞机的横侧面安定性和操纵性。
二、后缘襟翼
襟翼位于机翼后缘,叫后缘襟翼。它的种类很多,较常用的有:分裂襟翼,简单襟翼、开缝襟翼、后退襟翼、后退开缝襟翼等。放下襟翼既可提高升力,同时也增大阻力。所以多用于着陆。
有的飞机为了缩短起飞滑跑距离,起飞也放襟翼,但放下角度很小。
(一)分裂襟翼
这种襟翼本身象一块薄板,紧贴于机翼后缘。放下襟翼,在后缘和机翼之间,形成涡流区,压力降低,对机翼上表面的气流有吸引作用,使其流速增大,上下压差增大,既增大了升力,同时又延缓了气流分离。
另一方面,放下襟翼,机翼翼剖面变得更弯曲,使上、下表面压力差增大,升力增大。由于以上两方面的原因,放下分裂襟翼的增升效果相当好,一般最大升力系数可增大75-85%。但因大迎角放下襟翼,上表面的最低压力点的压力更小了,使气流更易提前分离,故临界迎角有所减小。
(二)简单襟翼
简单襟翼与副翼形状相似,放下简单襟翼,相当于改变了机切面形状,使机翼更加弯曲。这样,空气流过机翼上表面,流速加快,压力降低;而流过机翼下表面,流速减慢,压力提高。
因而机翼上、下压力差增大,升力增大。可是,襟翼放下之后,机翼后缘涡流区扩大,机翼前后压力差增大,故阻力同时增大。襟翼放下角度越大,升力和阻力也增大得越多。
放下襟翼,升力和阻力虽然同时增大,但在一般情况下阻力增大的百分比要比升力增大的百分比要大些,所以升阻比是降低的。
在大迎角下放襟翼,机翼上表面最低压力点的压力,比后缘部分的压力小得更多。这更促机翼后部附面层中的空气向前倒流,迫使气流提早分离,而使涡流区扩大。因此,放下襟翼后,机翼的临界迎角要比不放时小些。
某飞机放下襟翼和未放下襟翼两种情况下的飞机极线。由曲线看出:放下襟翼后的升力系数和阻力系数普遍增大,最大升力系数增大,临界迎角减小,升阻比降低。
由于这种襟翼的增升效果不是很高,故一般多用于低速飞机,高速飞机很少单独使用。
(三)开缝襟翼
开缝襟翼是在简单襟翼的基础上改进而成的。放下开缝襟翼,一方面襟翼前缘和机翼后缘之间形成缝隙,下表面高压气流,通过缝隙高速流向上表面后缘,使上翼面附面层中空气流速加大,延缓了气流的分离,提高最大升力系数。
另一方面,放下开缝襟翼,使机翼更加弯曲,也有提高升力的作用。所以开缝襟翼的增升效果比较好,最大升力系数一般可增大85-95%,而临界迎角降低不多。因此它是中、小型飞机主要采用的类型。
有一种襟翼的工作原理与开缝襟翼非常相似。
放下襟翼时,压缩空气从机翼转折部位喷出,吹掉后缘的涡流而增大升力。这时最大升力系数提高很多,而临界迎角降低较少。这种襟翼叫吹气襟翼。目前,某些高速喷气式飞机的薄机翼上,多采用这种襟翼。
开缝襟翼是利用气流通过缝隙来延缓气流的分离。
但有一定限度,当襟翼的角度增大到一定时,机翼后缘仍会产生气流分离,使增升效果降低。若采用双缝襟翼,就可克服这个缺点。用双开缝襟翼,将有更多的高速气流从下翼面通过两道缝隙流向上翼面后缘,吹除涡流,促使气流仍然能贴着弯曲的翼面流动。
这样,襟翼偏转到相当大的角度,还不致于发生气流分离,因而能提高增升效果。
双开缝后缘襟翼与单开缝后缘襟翼构造相似,只是有两个缝。在襟翼之前还有一小块翼面,因此放下时与机翼后缘构成两个缝。
若采用三缝和多缝襟翼,增升效果会更好,但构造复杂、故目前采用双开缝襟翼较为普遍。
(四)后退襟翼
放下后退襟翼,不仅能增大了机翼切面的弯曲度,而且还增大了机翼面积。
故增升效果好。高速飞机采用较多。
(五)后退开缝襟翼
后退开缝襟翼和后退襟翼相似,也可后退。同时又和开缝襟翼相似,当襟翼处于后退位置时,它的前缘和机翼后缘形成一条缝隙。所以它兼有后退襟翼和开缝襟翼二者的优点,增升效果很好,现代高速和重型飞机广泛使用。
后退开缝襟翼有两种型式:一种叫查格襟翼。这种襟翼后退量不很多,机翼面积增加不很大。最大升力系数可增大110-115%。起飞时,襟翼下偏角度小,与翼间形成的缝隙大,这样可使阻力系数增加少,而升力系数增加却很多,有利于缩短起飞距离。
着陆时,下偏角度大,而与翼间形成的缝隙小,这样阻力系数和升力系数都提高较多,有利于缩短着陆距离。另一种富勒襟翼。这种襟翼的后退量和机翼面积的增加都比查格襟翼多,而且后退到相当位置,与翼间形成的缝隙也更大,增升效果更好。
其最大升力系数可增大110-140%但在下偏中,压力中心后移很多,操纵结构也更复杂,这是它的缺点。
三、前缘襟翼
位于机翼前缘的襟翼叫前缘襟翼。这种襟翼广泛用于超音速飞机上。因为超音速飞机一般采用前缘尖削,相对厚度小的薄机翼。
在大迎角飞行,机翼上表面前缘就开始产生气流分离,最大升力系数大大降低。大迎角飞行时,放下前缘襟翼,一方面可减小前缘与相对气流之间的角度,使气流能够平顺地沿上翼面流过。另一方面也增大了翼切面的弯度。
这样,气流分离就能延缓,而且最大升力系数和临界迎角也都得到提高。属于前缘襟翼的还有一种叫克鲁格襟翼,装在前缘下部向前下方翻转,既增大机翼面积,又增大了翼切面的弯度,所以具有很好的增升效果,构造也很简单。
这是最新研制的一种增升装置。波音喷气客机都使用了此种襟翼。
现代中型或大型客机和高速军用飞机,为提高增升效果,往往同时采用几种升装增置(叫组合式增升)。
四、襟翼的作用
一架飞机在高空正常飞行的时候,机翼看起来好像是一个整体。
其实不然,机翼前缘、后缘都装有长短、宽度不同的翼片,有的可向下偏转,有的可向前伸出,有的可向后滑退,可谓五花八门。由于这些翼片是机翼的附属物,并且可以偏折,正像我们穿的衣服下襟随风摆动一样,因此科学家给这些翼片起了一个十分形象的名称———襟翼。
平时飞机停在机场上或在高空飞行时,襟翼都收拢在机翼前缘或后缘上,一旦飞机进入起飞或着陆阶段,它们的原形就显露了出来。
飞机为什么要装襟翼呢?请看下文。
1、襟翼的奥秘在于提高升力
机翼的作用就是产生足够的升力使飞机能飞上天空。
如果机翼是一个整体的话,那么在机翼面积、翼型、展弦比确定的情况下,它的最大升力也就是确定不变的了。如果飞机的全部重量是50吨,机翼必须产生490千牛以上的升力才能飞起来。我们知道,机翼面积越大,升力越大;速度越大,升力也越大。
换句话说就是:在升力一定的情况下,机翼面积越大,起飞速度可以越小;起飞速度越大,机翼面积可以越小。因此,为了把这50吨的飞机弄上天,我们可以采取这样两个办法:一是选用面积较小的机翼,通过加大起飞速度使升力超过490千牛;二是使起飞速度保持在较低的值上,通过采用大面积机翼以产生490千牛以上的升力。
这两个办法行不行呢?第一个办法机翼面积较小,飞机的结构重量就较轻,这是优点,但起飞速度大是很不利的,一方面要求机场跑道很长,这很不合算,对舰载飞机更是不利;另一方面,高滑跑速度对安全的威胁极大。
第二个方法起飞速度低,有利于缩短滑跑距离,但当飞机起飞后速度增加,大面积机翼便成了累赘,不但重量大使载重量大大减少,而且会使阻力剧增,飞机的耗油量因此显著增加。这种低速时升力小、高速时阻力大的问题称为飞机的高低速矛盾。
怎样解决这一难题呢?这就要靠襟翼来实现。
襟翼的一个主要作用是协调这个矛盾,既不需要很大、很重的机翼,也能在较低的起飞着陆速度下产生足够的升力,使载重、速度、阻力和油耗达到综合性的最佳化。
用整体一块的方式设计机翼不能同时满足大载重量、低起飞和着陆速度、低阻力和低耗油率的要求。由于襟翼具体作用是大大提高飞机起飞和着陆等低速阶段的升力,因而统称增升装置。
襟翼为什么能增加升力呢?在速度一定的情况下,提高升力的办法主要有4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流动;四是在环绕机翼的气流中,增加一股喷气气流。
襟翼就是通过改变翼型弯度、增加机翼面积、保持层流流动而增加升力的。
2、飞机襟翼样式众多
襟翼概念出现得很早。第一次世界大战前,由于飞机速度提高,要求飞机在低速时也能产生足够的升力,于是有人开始了最简单的后缘襟翼的试验探索。
为什么飞机要装襟翼?
简单襟翼就是机翼后缘的一部分。它可以弯曲,这样就会改变机翼弯度,提高升力。不久,又出现了开裂式襟翼。当它放下时,一方面可使翼型变弯,一方面会在机翼后缘形成低压,两方面的效果都是增加了升力。
通常,开裂式襟翼可使升力系数提高75%~85%。同时,开裂式襟翼还能增加阻力,对飞机安全、缓慢地着陆有利。
20世纪20年代,英国著名设计师汉德莱·佩奇和德国空气动力学家拉赫曼发明了开缝襟翼。
它是一条或几条附着在机翼后缘的可动翼片,平时与机翼合为一体,飞机起飞或着陆时放下。襟翼片能够增加机翼的面积,改变机翼弯度,同时还会形成一条或几条缝隙。增加面积可以提高升力,形成缝隙可使下表面的气流经缝隙流向上表面,使上表面的气流速度提高,可较大范围保持层流,也可使升力增加,并能减少失速现象的发生。
开缝襟翼是襟翼中十分重要的一种。它也可以装在飞机前缘上,通常都是一条。目前大型飞机特别是客机都安装了双缝或三缝襟翼,可提高升力系数85%~95%,效果十分显著。
还有两种襟翼也很常见,一种是富勒襟翼,一种是克鲁格襟翼。
富勒襟翼是在机翼后缘安装的活动翼面,平时紧贴在机翼下表面上。使用时,襟翼沿下翼面安装的滑轨后退,同时下偏。使用富勒襟翼可以增加翼剖面的弯度,同时能大大增加机翼面积,增升效果非常明显,升力系数可提高85%~95%,个别大面积富勒襟翼的升力系数可提高110%~140%。
这种襟翼结构较复杂,多在大、中型飞机上采用,可大大改善起降性能。
克鲁格襟翼位于机翼前缘。它的外形相当于机翼前缘的一部分。使用时利用液压作动筒将克鲁格襟翼向前下方伸出,既改变了翼型,也增加了翼面积,增升效果也比较好。
3、飞机襟翼在发展中
襟翼的发展并没有完结。上面介绍的襟翼装置发展比较成熟,还有一类襟翼概念提出的也很早,但直到现在仍不完善,这就是喷气襟翼。它的设计方案很多,基本思想都是通过从发动机或高压气瓶引出气体,吸向机翼或襟翼表面,达到增加升力、推迟分离、降低阻力、改善失速特性的目的。
由于喷气襟翼十分复杂,目前只有个别飞机,如“鹞”式垂直起降飞机和F-4、米格-21轻型战斗机使用了喷气襟翼。
配图为各种襟翼的工作示意图:
a-开裂式襟翼;b-简单襟翼;c-开缝襟翼;d-后退开裂式襟翼;e-单缝后退襟翼;f-多缝后退襟翼;G:吹气式襟翼
。
收起