● 摘要
现代大型客机多采用增升装置提高飞机的升力，以降低其对起飞和着陆跑道长度的要求。然而随着发动机减噪技术的进步，机体噪声逐渐成为大型民机起降过程中的主要噪声源，而增升装置气动噪声是机体气动噪声的重要组成部分。目前，大型飞机绝大多数采用带有前缘缝翼和后缘襟翼的多段增升装置，空客和波音最新研制的A350、A380均采用内侧前缘下垂外侧前缘缝翼加后缘襟翼的增升装置，公开资料显示前缘下垂增升装置能够在气动和噪声性能上取得较好的折衷效果。我国150座级大型客机C919设计工作已经完成，目前正计划开展300座级大型客机研发工作，因此目前开展针对前缘缝翼及前缘下垂形式的增升装置气动及噪声特性的研究具有重要的工程应用价值。本文以FLUENT为CFD分析工具，对以英国的 National High Lift Programme L1T2二维三段翼增升装置模型为基础的前缘缝翼及前缘下垂构型的增升装置气动及噪声进行分析和对比，并对前缘下垂构型的多段翼气动及噪声特性进行参数化研究。主要成果如下：
1. 对比了前缘缝翼和前缘下垂气动及噪声特性
采用定常的SST k- ω湍流模型对L1T2三段翼型及在其基础上得到的前缘下垂翼型进行了气动分析与对比。气动计算结果表明，L1T2前缘下垂构型和L1T2传统三段翼构型相比升力损失1%~3%，同时前缘下垂构型的阻力比传统三段翼降低20%~35%，升阻比提高20%左右。
随后采用基于SST k- ω的DDES（Delayed Detached-Eddy Simulation）模型和FW-H(Ffcows Williams-Hall)积分方法对两种构型在着陆状态下的气动噪声进行了数值模拟，结果表明：在着陆状态下，前缘下垂构型由于避免了流动被打断导致的流体与固壁的复杂流动以及缝翼尾缘涡脱落及剪切层再附所产生的噪声，前缘下垂构型较前缘缝翼构型噪声降低约8dB。
2. 针对前缘下垂构型的增升装置，对其气动和噪声特性进行了参数化分析。
气动方面：当转轴位置为12.5%-15%倍干净弦长，前缘偏角为25°-35°时，14°来流攻角下的升力较优，当转轴位置约为12.5%，前缘偏角30°时升力系数最优；转轴位置和下垂前缘偏角越大升阻比越高，低头力矩越大。
噪声方面：在满足气动特性较优的前提下，当转轴位置均为12.5%倍干净弦长，下垂前缘偏角为20°~30°时，下垂前缘的偏角对前缘下垂构型的增升装置气动噪声总声压级和各部分噪声变化影响不明显，当下垂前缘偏角逐渐增加到35°时其总声压级和各部分产生的噪声急剧上升；当下垂前缘偏角均为25°，转轴位置12.5%~17.5%时，转轴位置对前缘下垂构型气动噪声总声压级和各部分噪声变化影响不明显，当转轴位置逐渐增加到20%时其总声压级和各部分产生的噪声明显变大。
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