题目：大型飞机铰链下垂前缘气动机构一体化设计研究

 

大型飞机增升装置设计总的发展趋势是在满足飞机起降性能要求的基础上，兼顾飞机高速特性及噪声要求，同时简化结构和机构设计、提高系统可靠性和维护性、降低整体结构重量。空客推出的最新机型A350和 A380在机翼内侧均采用了铰链下垂前缘的增升装置，以实现气动、机构与噪声的综合最优化。本文针对大型飞机铰链下垂前缘翼型进行了气动优化设计及数值研究。主要研究内容及成果如下：

1、使用气动机构一体化设计方法对铰链下垂前缘进行了初步设计，并对30个起飞翼型和42个着陆翼型进行计算，通过比较相同偏角不同转轴位置的翼型、相同转轴位置不同偏角的翼型、不同转轴位置翼型随偏角变化和不同偏角翼型随转轴位置变化的气动性能得出：起飞迎角时，前缘下偏角较大、转轴位置靠前的翼型气动性能较好；着陆迎角时，前缘下偏角较小、转轴位置靠前的翼型气动性能较好；起降构型在大迎角时，均为前缘下偏角较大、转轴位置适中的翼型气动性能较好。

2、搭建了集构型生成、网格划分、气动计算于一体的iSIGHT多目标优化设计平台。以起降构型的铰链下垂前缘偏角、铰链转轴位置为优化变量，以起降构型最大升力系数最大、起飞迎角升力系数和升阻比最大、着陆迎角升力系数最大为优化目标，以铰链下垂前缘的巡航、起飞、着陆位置满足圆弧轨道设计要求为约束条件，对翼型进行了气动机构综合优化设计。

3、通过大量优化设计结果分析，将得到的最佳铰链下垂前缘翼型与C919飞机的前缘缝翼翼型对比得出：(1)起飞状态下垂前缘翼型的失速迎角比前缘缝翼翼型小1°，最大升力系数比后者降低了5.8%，8°迎角时的升力系数降低1.4%，阻力系数降低了17.2%，升阻比提高了18.7%，低头力矩增大了8%；(2)着陆状态下垂前缘翼型的失速迎角比前缘缝翼翼型小3°，最大升力系数比后者降低了11. 1%，8°迎角时的升力系数降低2.9%，阻力系数降低了9.2%，低头力矩增大了3.1%。

4、按照C919增升装置的机构平面布置，设计了铰链下垂前缘及其支撑与驱动机构，完成了其三维建模、装配与仿真，实现了增升装置的气动机构的协同设计。