格尼襟翼及其在旋翼飛行器中的應(yīng)用研究.pdf

1、格尼襟翼是一種新型的微型流動(dòng)控制裝置，具有增升顯著、構(gòu)造簡(jiǎn)單、應(yīng)用簡(jiǎn)便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。格尼襟翼的這些特點(diǎn)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(duì)格尼襟翼在不同流場(chǎng)狀態(tài)下的氣動(dòng)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(duì)旋翼飛行器氣動(dòng)性能的影響，為自轉(zhuǎn)旋翼和旋翼的構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
　　建立了翼型加裝格尼襟翼的氣動(dòng)分析模型，針對(duì)直升機(jī)翼型在低速和跨音速條件下加裝格尼襟翼的的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)

2、和氣動(dòng)特性開展了研究。研究表明格尼襟翼主要通過對(duì)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(jié)構(gòu)來影響宏觀流場(chǎng)流態(tài)。針對(duì)翼型幾何外形與襟翼后緣渦系結(jié)構(gòu)的研究表明，翼型幾何外形會(huì)影響格尼襟翼渦系的微觀結(jié)構(gòu)，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(jī)翼型的升力系數(shù)，在中高升力系數(shù)時(shí)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(duì)格尼襟翼氣動(dòng)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(dòng)格尼襟翼設(shè)計(jì)中，控制伸縮高度比控制傾角變化更為有效。
　　針對(duì)格尼襟翼低頭力矩較大的問題，提出了兩種襟翼改進(jìn)方案并開展了數(shù)值分析研究。相比格尼襟翼，相同迎風(fēng)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(cè)襟翼同樣能減小低頭力矩，但會(huì)增大迎風(fēng)面積而不利于翼型的減阻。提出了應(yīng)用于低雷諾數(shù)條件下的格尼襟翼/前緣襟翼復(fù)合增升構(gòu)型，研究表

4、明組合增升設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，建立了自轉(zhuǎn)旋翼加裝格尼襟翼的氣動(dòng)分析模型，在格尼襟翼的二維氣動(dòng)特性的研究基礎(chǔ)上，分別研究了格尼襟翼的高度和展開位置對(duì)自轉(zhuǎn)旋翼氣動(dòng)性能的影響，表明格尼襟翼降低了自轉(zhuǎn)旋翼的穩(wěn)定轉(zhuǎn)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(dòng)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(zhuǎn)旋翼效率。發(fā)展了旋翼加裝格尼襟翼的氣動(dòng)計(jì)算

5、模型，針對(duì)格尼襟翼在小型無人直升機(jī)旋翼上的應(yīng)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(jié)合變轉(zhuǎn)速技術(shù)，格尼襟翼能夠有效補(bǔ)償旋翼轉(zhuǎn)速下降后的升力不足，大幅降低旋翼的需用功率。
　　還針對(duì)格尼襟翼在某些特殊條件下應(yīng)用所面臨的氣動(dòng)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