格尼襟翼及其在旋翼飛行器中的應用研究.pdf

1、格尼襟翼是一種新型的微型流動控制裝置，具有增升顯著、構造簡單、應用簡便、可靠性高等優(yōu)點。格尼襟翼的這些特點適合于在旋翼飛行器中使用，有利于緩解旋翼后行槳葉失速問題。本文針對格尼襟翼在不同流場狀態(tài)下的氣動特性開展了系統(tǒng)的研究，并基于CFD方法、理論模型研究了格尼襟翼對旋翼飛行器氣動性能的影響，為自轉旋翼和旋翼的構型優(yōu)化設計提供參考。
　　建立了翼型加裝格尼襟翼的氣動分析模型，針對直升機翼型在低速和跨音速條件下加裝格尼襟翼的的流場結構

2、和氣動特性開展了研究。研究表明格尼襟翼主要通過對翼型后緣邊界層的介入來改變庫塔條件，從而形成后緣渦系結構來影響宏觀流場流態(tài)。針對翼型幾何外形與襟翼后緣渦系結構的研究表明，翼型幾何外形會影響格尼襟翼渦系的微觀結構，翼型的彎度特性有可能是影響渦系形態(tài)的主要原因。在低速條件下格尼襟翼能夠顯著增大直升機翼型的升力系數(shù)，在中高升力系數(shù)時能提高翼型的升阻比。在跨音速條件下翼型環(huán)量的增大和上表面激波位置的推遲，是格尼襟翼增升的主要原因。研究明確了安裝

3、角度對格尼襟翼氣動性能的影響幾乎可以忽略，襟翼安裝高度才是影響格尼襟翼的最主要參數(shù)，在主動格尼襟翼設計中，控制伸縮高度比控制傾角變化更為有效。
　　針對格尼襟翼低頭力矩較大的問題，提出了兩種襟翼改進方案并開展了數(shù)值分析研究。相比格尼襟翼，相同迎風高度的弧形襟翼升力基本不變、升阻比略有提高、低頭力矩減小。雙側襟翼同樣能減小低頭力矩，但會增大迎風面積而不利于翼型的減阻。提出了應用于低雷諾數(shù)條件下的格尼襟翼/前緣襟翼復合增升構型，研究表

4、明組合增升設計能夠顯著增大翼型的升力系數(shù)和升阻比。
　　開展了格尼襟翼在旋翼飛行器設計中的應用研究，建立了自轉旋翼加裝格尼襟翼的氣動分析模型，在格尼襟翼的二維氣動特性的研究基礎上，分別研究了格尼襟翼的高度和展開位置對自轉旋翼氣動性能的影響，表明格尼襟翼降低了自轉旋翼的穩(wěn)定轉速，減小了槳盤傾角，從而使旋翼的升阻比增大，1％c格尼襟翼的氣動效率更高，在后行槳葉展開格尼襟翼能夠更加有效地提高自轉旋翼效率。發(fā)展了旋翼加裝格尼襟翼的氣動計算

5、模型，針對格尼襟翼在小型無人直升機旋翼上的應用開展了研究，研究表明格尼襟翼能夠降低槳盤上的葉素迎角，緩解旋翼后行槳葉失速。在大速度、大載荷狀態(tài)下，格尼襟翼能夠降低旋翼的需用功率。結合變轉速技術，格尼襟翼能夠有效補償旋翼轉速下降后的升力不足，大幅降低旋翼的需用功率。
　　還針對格尼襟翼在某些特殊條件下應用所面臨的氣動問題開展了研究，如低雷諾數(shù)問題、臨近空間的低雷諾數(shù)、高馬赫數(shù)問題等。研究表明格尼襟翼在低雷諾數(shù)下仍然具有顯著的增升效果