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前缘襟翼

前缘襟翼是位于机翼前缘的襟翼。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。

我们知道,襟翼的种类有很多,除了常用的简单襟翼、开裂襟翼、开缝襟翼和后退襟翼等均位于机翼后缘的后缘襟翼以外,还有一些与普通后缘襟翼构造有差别的特殊襟翼,如位于机翼前缘的前缘襟翼与克鲁格襟翼,以及可以在机翼上引入发动机的喷气流,改变空气在机翼上的流动状态的喷气襟翼

前缘襟翼后缘襟翼都位于机翼的后缘,如果把它的功能复制到机翼的前缘,就变成了前缘襟翼。前缘襟翼也可以看作是可偏转的前缘。在大迎角下,它向下偏转,使前缘与来流之间的角度减小,气流沿上翼面的流动比较光滑,避免发生局部气流分离,同时也可增大翼型的弯度。

克鲁格襟翼:与前缘襟翼作用相同的还有一种克鲁格(Krueger)襟翼。它一般位于机翼前缘根部,靠作动筒收放。打开时,伸向机翼下前方,既增大机翼面积,又增大翼型弯度,具有较好的增升效果,同时构造也比较简单。

喷气襟翼:这是目前正在研究中的一种增升装置。它的基本原理是:利用从涡轮喷气发动机引出的压缩空气或燃气流,通过机翼后缘的缝隙沿整个翼展向后下方以高速喷出,形成一片喷气幕,从而起到襟翼的增升作用。这是超音速飞机的一种特殊襟翼,其名称来历就是将“喷气”和“襟翼”结合起来。

前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。一般的后缘襟翼有一个缺点,就是当它向下偏转时,虽然能够增大上翼面气流的流速,从而增大升力系数,但同时也使得机翼前缘处气流的局部迎角增大,当飞机以大迎角飞行时,容易导致机翼前缘上部发生局部的气流分离,使飞机的性能变坏。如果此时采用前缘襟翼,不但可以消除机翼前缘上部的局部气流分离,改善后缘襟翼的增升效果,而且其本身也具有增升作用。

喷气襟翼一方面改变了机翼周围的流场,增加了上下压力差;另一方面,喷气的反作用力在垂直方向上的分力也使机翼升力大大增加。所以,这种装置的增升效果极好。根据试验表明,采用喷气襟翼可以使升力系数增大到12.4左右,约为附面层控制系统增升效果的2~3倍。虽然喷气襟翼的增升效果很好,但也有许多尚待解决的难题:发动机的喷气量太大,喷流能量的损失大;形成的喷气幕对飞机的稳定性和操纵性有不良影响;机翼构造复杂,重量急剧增加;发动机的燃气流会烧毁机场跑道等等。

为避免失速人类发明了前缘襟翼。前缘襟翼的作用是干扰气流的分离时间。在大迎角时,前缘襟翼向下偏转,减小机翼的迎角,延迟气流分离的时间,避免飞机的失速。

前缘襟翼设计主要控制其展长和弦长,若展长在0.8翼展范围可以分内、外两段。如果机翼前有边条或鸭翼,则翼展长应从鸭翼翼梢和边条的外侧开始。前缘襟翼根弦长为当地弦长的15--20-,翼梢弦长则为20--30-。襟翼顺气流偏转角一般不超过30°。

进行前缘襟翼控制系统的工程设计,发出安装图样和技术条件。

① 根据飞机前缘机动襟翼的载荷及载荷分布、机翼的前缘空间等要素,在各种构型中确定前缘机动襟翼控制系统的选型;

② 与总体、结构、液压、电气等相关专业协调前缘襟翼控制系统安装和接口,明确技术状态;

③ 在结构图的基础上,设计并发出前缘襟翼控制系统机上安装图样;

④编写前缘襟翼控制系统机上安装技术条件。

因前缘襟翼是三个旋转作动器连接而成其测量方法有别于其他舵面。

以某型飞机为例,在前缘襟翼中间旋转作动器安装处施加正反方向的力矩98Nm,前缘襟翼的位移为前缘襟翼的间隙,用三个百分表分别在三个旋转作动器安装处中心距转轴100mm处来测量位移,并换算成角度。由于前缘襟翼的舵面间隙很小,在测量时,百分表的指针可能没有指示,甚至会产生反向偏转,这是因为机翼蒙皮在加载力的作用下,产生变形所致,属正常现象,上述情况下,可以记录前缘襟翼的舵面间隙为零。在测量前缘襟翼舵面间隙时,三个旋转作动器安装处的局部间隙允许超过规定的值,但平均值应在要求值之内。

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