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飞机襟翼的作用

飞机襟翼的作用

 

 

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。其试验工作仍在进行之中。

 

 航空模型技术常用术语

1、翼展——机翼(尾翼)左右翼尖间的直线距离。(穿过机身部分也计算在内)。

2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。

3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。

4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。

5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。

6、前缘——翼型的最前端。

7、后缘——翼型的最后端。

8、翼弦——前后缘之间的连线。

9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长