扰流板下偏对增升装置气动性能的影响及流动机理研究
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２ ０ １ ７年 １ ０月
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
０ｃ ｔ ． ２ ０１ ７
第３ ５卷第 ５ 期
Ｖｏ ｌ ‘ ３ ５ Ｎ ｏ ． ５
板 对 增升 装置 气动性 能 的影 响 ， 重 要而且 必要 。
国 内外 有 关 扰流 板 下偏 的研 究文 献较 少 ， 且 在 近 几年 才 兴 起 。王 晓亮 等 采 用 Ｒ Ａ Ｎ Ｓ方 程 结 合
Ｓ － Ａ湍流模 型 的 Ｃ Ｆ Ｄ方 法 ， 对有 无 扰 流 板下 偏 的增
关 键 词： 扰 流板 下偏 ； Ｃ Ｆ Ｄ； 增 升装 置 ； 流动机 理 ； 气动性 能 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ２ ７ ５ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ８ １ ３ — ０ ８
影响。
中图分 类 号 ： Ｖ ２ １ １ ． ３
新一代宽体客机 ， 如波音 ７ ８ ７及空客 ３ ５ ０客机 均 采用 形式 简单 的简 单 襟翼 及 定 轴 旋 转 机构 ， 以 方 便实现巡航 阶段改变机翼的后缘弯度 ， 从而达到提 高 飞机 气动 效率 和 减 小 阻 力 的 目的 Ｌ 】 Ｊ 。然 而 ， 简 单
基金项 目： 国家 “ ９ ７ ３ ” 计划 （ ２ ０ １ ４ Ｃ Ｂ ７ ４ ４ ８ ０ ４ ） 资助
作者简介 ： 刘 江（ １ ９ ９ ４ 一） ， 西北工业大学硕士研究生 ， 主要从 事飞行器气动设计研究。
西
北
工
的升力 系数 要 远 远 大 于 基本 构 型 ； Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｚ等 采 用
增升装 置 气动性 能 的好坏 对 民机起 降 阶段整 体
性 能发
喷气 式 民用运 输机 来 说 ， 起飞时， 全机升阻 比 １ ％的 增 量 可 以转 化 为 １ ２ ７ ０ ｋ ｇ的商 载 ； 着陆 时 ， 在 进场 速 度 不 变 的条件 下 ， 最大升力系数增加 １ ％将 多载 ２ ２ 个 乘 客或 近 ２ ０ ０ ０ ｋ ｇ的货 物 ； 在 飞 机 下滑 角 固定 的
襟 翼 的效率 普遍 会低 于传 统 的富勒 襟翼 。因此为 了 保 证起 飞着 陆 阶段增 升装 置效 率 ， 需 要 下偏扰 流板 ， 以保 证 良好 的缝 道 参 数 ， 提 高增 升 装 置效 率 。在 我 国大力 发展 远程 宽 体 客 机 的 背景 下 ， 研 究 下 偏 扰 流
增升 装置 着 陆构型探 究 扰流板 下偏 对其 气 动性能 的
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ ・ Ｏ ｌ
流板下偏改变巡航机翼弯度， 改善机翼巡航 阶段的 升 阻 比特性 ， 从 而 减少 油耗 ， 提高 了经 济效 益 。
综 上所 述 ， 近年来 的相 关研 究 都 表 明扰 流板 下
而 使扰 流板 和襟 翼 的 下偏 角度 有 一 个 大 幅 度 的 增
加， 因此 产 生 更 大 的 升 力 系 数 ； 沈广 琛 等 利 用 扰
角减小 １ 。 ， 对于给定的擦尾角 ， 可以使起 落架 高度 减小 ３ ５ ． ５ ６ ｃ ｍ 和空重 减少 ６ ３ ５ ｋ ｇ 。 。本文 只针 对
情况下， 线 性段 升 力 系 数 ０ ． １的增 量 相 当于 飞 机 迎
试验和数值模拟方法 ， 在扰流板下偏 的二维增升构 型 的基础 上 ， 引 入 射流 式 涡 流 发生 器 （ Ｖ Ｇ Ｊ ） 的主 动 流动控制手段 ， 结果表明 ： 相比原始构型 ， 带Ｖ Ｇ Ｊ 的 构 型可 以有效 地抑 制 下 偏 扰 流板 上 表 面 的失 速 ， 从
摘
要： 采用计 算流体力 学方 法 ， 针 对有 、 无扰 流板 下偏 的二 维和三维增 升装 置进 行 数值模拟 ， 研究了
扰 流板下偏对 着陆构型 气动 性能的影 响及 其流动机 理。结果表 明 ： 相 比于初 始构型 ， 扰 流板 下偏 且保
持缝 道参数 不变时 ， 可 以改善 着陆构 型的 气动性 能 ， 线性段在 相 同迎 角下 的升 力 系数 明显增 大 ， 最 大 升 力 系数也增 大 ； 当扰流板 下偏 角度增 大到 １ ０ 。 时， 线性段升 力 系数 上 移 ０ ． ２左右 ， 最大升 力 系数 增 大 了约 ４ ． ２ ％。流动机 理分析表 明 ： 一方 面， 扰 流板 下偏 可以增 大主翼 的弯度和 环量 ， 造 成对缝 翼的上洗
作 用 以及襟翼 的下洗作 用增 强 ， 结果使 主 翼和缝 翼 的升 力增 大 ， 襟翼 的升 力减 小 ， 最终体 现在 总的升 力增 大 ； 另一 方面 ， 扰 流板 下偏 ， 有利 于增 强缝 道射 流 的柯 恩 达效 应 ， 改善襟 翼 上表 面 附 面层 的速 度 型， 延 缓 了分 离区的 出现 ， 对襟 翼升力 的减 小具有一 定的抑制作 用。
扰 流 板 下 偏 对 增 升 装 置气 动 性 能 的 影 响 及 流 动 机 理 研 究
刘 江 ， 郑 隆乾 ，白俊 强 ， 沈 广琛 ， 刘睿
（ １ ． 西 北工业大学 航空学院 ，陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 上海飞机设计研究 院，上海 ２ ０ ０ ２ ３ ２ ）
升装 置进 行 了数值 模 拟 ， 结 果 表 明若 是 下偏 前 后保
持缝道参数不变 ， 则增升装置的气动特性会有所提 升； 徐琳等 使用优化 设计 的方法 ， 将扰 流板下偏
角度 作 为一个 新 的构 型 优 化变 量 ， 通 过 对 比最 优 构 型 和基本 构 型的气 动 特 性 ， 得 出最 优 起 飞 着 陆构 型
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
０ｃ ｔ ． ２ ０１ ７
第３ ５卷第 ５ 期
Ｖｏ ｌ ‘ ３ ５ Ｎ ｏ ． ５
板 对 增升 装置 气动性 能 的影 响 ， 重 要而且 必要 。
国 内外 有 关 扰流 板 下偏 的研 究文 献较 少 ， 且 在 近 几年 才 兴 起 。王 晓亮 等 采 用 Ｒ Ａ Ｎ Ｓ方 程 结 合
Ｓ － Ａ湍流模 型 的 Ｃ Ｆ Ｄ方 法 ， 对有 无 扰 流 板下 偏 的增
关 键 词： 扰 流板 下偏 ； Ｃ Ｆ Ｄ； 增 升装 置 ； 流动机 理 ； 气动性 能 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ２ ７ ５ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ８ １ ３ — ０ ８
影响。
中图分 类 号 ： Ｖ ２ １ １ ． ３
新一代宽体客机 ， 如波音 ７ ８ ７及空客 ３ ５ ０客机 均 采用 形式 简单 的简 单 襟翼 及 定 轴 旋 转 机构 ， 以 方 便实现巡航 阶段改变机翼的后缘弯度 ， 从而达到提 高 飞机 气动 效率 和 减 小 阻 力 的 目的 Ｌ 】 Ｊ 。然 而 ， 简 单
基金项 目： 国家 “ ９ ７ ３ ” 计划 （ ２ ０ １ ４ Ｃ Ｂ ７ ４ ４ ８ ０ ４ ） 资助
作者简介 ： 刘 江（ １ ９ ９ ４ 一） ， 西北工业大学硕士研究生 ， 主要从 事飞行器气动设计研究。
西
北
工
的升力 系数 要 远 远 大 于 基本 构 型 ； Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｚ等 采 用
增升装 置 气动性 能 的好坏 对 民机起 降 阶段整 体
性 能发
喷气 式 民用运 输机 来 说 ， 起飞时， 全机升阻 比 １ ％的 增 量 可 以转 化 为 １ ２ ７ ０ ｋ ｇ的商 载 ； 着陆 时 ， 在 进场 速 度 不 变 的条件 下 ， 最大升力系数增加 １ ％将 多载 ２ ２ 个 乘 客或 近 ２ ０ ０ ０ ｋ ｇ的货 物 ； 在 飞 机 下滑 角 固定 的
襟 翼 的效率 普遍 会低 于传 统 的富勒 襟翼 。因此为 了 保 证起 飞着 陆 阶段增 升装 置效 率 ， 需 要 下偏扰 流板 ， 以保 证 良好 的缝 道 参 数 ， 提 高增 升 装 置效 率 。在 我 国大力 发展 远程 宽 体 客 机 的 背景 下 ， 研 究 下 偏 扰 流
增升 装置 着 陆构型探 究 扰流板 下偏 对其 气 动性能 的
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ ・ Ｏ ｌ
流板下偏改变巡航机翼弯度， 改善机翼巡航 阶段的 升 阻 比特性 ， 从 而 减少 油耗 ， 提高 了经 济效 益 。
综 上所 述 ， 近年来 的相 关研 究 都 表 明扰 流板 下
而 使扰 流板 和襟 翼 的 下偏 角度 有 一 个 大 幅 度 的 增
加， 因此 产 生 更 大 的 升 力 系 数 ； 沈广 琛 等 利 用 扰
角减小 １ 。 ， 对于给定的擦尾角 ， 可以使起 落架 高度 减小 ３ ５ ． ５ ６ ｃ ｍ 和空重 减少 ６ ３ ５ ｋ ｇ 。 。本文 只针 对
情况下， 线 性段 升 力 系 数 ０ ． １的增 量 相 当于 飞 机 迎
试验和数值模拟方法 ， 在扰流板下偏 的二维增升构 型 的基础 上 ， 引 入 射流 式 涡 流 发生 器 （ Ｖ Ｇ Ｊ ） 的主 动 流动控制手段 ， 结果表明 ： 相比原始构型 ， 带Ｖ Ｇ Ｊ 的 构 型可 以有效 地抑 制 下 偏 扰 流板 上 表 面 的失 速 ， 从
摘
要： 采用计 算流体力 学方 法 ， 针 对有 、 无扰 流板 下偏 的二 维和三维增 升装 置进 行 数值模拟 ， 研究了
扰 流板下偏对 着陆构型 气动 性能的影 响及 其流动机 理。结果表 明 ： 相 比于初 始构型 ， 扰 流板 下偏 且保
持缝 道参数 不变时 ， 可 以改善 着陆构 型的 气动性 能 ， 线性段在 相 同迎 角下 的升 力 系数 明显增 大 ， 最 大 升 力 系数也增 大 ； 当扰流板 下偏 角度增 大到 １ ０ 。 时， 线性段升 力 系数 上 移 ０ ． ２左右 ， 最大升 力 系数 增 大 了约 ４ ． ２ ％。流动机 理分析表 明 ： 一方 面， 扰 流板 下偏 可以增 大主翼 的弯度和 环量 ， 造 成对缝 翼的上洗
作 用 以及襟翼 的下洗作 用增 强 ， 结果使 主 翼和缝 翼 的升 力增 大 ， 襟翼 的升 力减 小 ， 最终体 现在 总的升 力增 大 ； 另一 方面 ， 扰 流板 下偏 ， 有利 于增 强缝 道射 流 的柯 恩 达效 应 ， 改善襟 翼 上表 面 附 面层 的速 度 型， 延 缓 了分 离区的 出现 ， 对襟 翼升力 的减 小具有一 定的抑制作 用。
扰 流 板 下 偏 对 增 升 装 置气 动 性 能 的 影 响 及 流 动 机 理 研 究
刘 江 ， 郑 隆乾 ，白俊 强 ， 沈 广琛 ， 刘睿
（ １ ． 西 北工业大学 航空学院 ，陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 上海飞机设计研究 院，上海 ２ ０ ０ ２ ３ ２ ）
升装 置进 行 了数值 模 拟 ， 结 果 表 明若 是 下偏 前 后保
持缝道参数不变 ， 则增升装置的气动特性会有所提 升； 徐琳等 使用优化 设计 的方法 ， 将扰 流板下偏
角度 作 为一个 新 的构 型 优 化变 量 ， 通 过 对 比最 优 构 型 和基本 构 型的气 动 特 性 ， 得 出最 优 起 飞 着 陆构 型