● 摘要
当前，大型运输机（包括大型民用客机和大型军用运输机）的研制是我国航空界面临的重大任务。随着起飞重量的不断增加，现代大型飞机的设计普遍采用多段机翼增升系统提高飞机的起飞着陆性能。开展地面效应对多段增升装置气动性能影响的研究，不仅对改善飞机的起飞、着陆特性及操纵性与稳定性有重要意义，而且对飞机气动布局的设计优化也有重要的指导价值。本文采用有限体积法求解雷诺平均N-S方程和SST k-ω 两方程湍流模型，数值模拟二维多段翼型在不同风洞地板边界条件下流动，并对固定地板边界层吹吸气控制技术进行了数值研究，所取得的主要成果如下：1. 揭示和阐明了固定/移动两种风洞地板边界条件对多段翼型地面效应气动性能的影响规律。在地面效应范围内，多段翼型的升力系数、阻力系数、力矩系数随离地高度的降低而减小。与移动地板边界条件相比，采用固定地板时前方来流会在地板上形成边界层，导致其所测得的阻力系数要大很多，而升力系数与俯仰力矩系数则要较小。固定地板所形成的边界层随着离地高度的增加而逐渐减小，当离地高度h/c=1.0时，边界层几乎完全消失，此时两种地板条件下的流场结构与压力分布等非常接近，地板边界条件对翼型气动力系数的影响很小。2. 证明了在固定地板边界条件下进行吹吸气控制可以有效减小地板边界层厚度，在流场结构及翼型压力分布上能够比较准确的模拟真实地面效应情况。对于多段翼型，在采用相同吹吸气流量前提下，吹气控制比吸气控制能够更真实的模拟翼型及襟翼下表面的低速区。对于高升力构型，在固定地板上简单地开几条边界层吸附缝的方法无法完全吸除边界层，为达到理想控制效果，应采用大面积均匀抽吸地板。而吹气地板对吹气孔数量与范围的依赖性相对较小，同等条件下可以达到较好的控制效果。在未达到最佳吹吸系数前，随着吹吸系数增加，边界层厚度减小，吹吸效率提高。而超过最佳值后，继续增大吹吸系数则会干扰翼型下方的正常流场，导致边界层扩大，吹吸效率下降。