● 摘要
大型民用飞机在近地面飞行时，由于地面效应的存在导致流场发生变化，从而引
起飞机的气动力发生变化。飞机起飞着陆过程中，离地高度持续变化，此时导致其流
场结构和气动力变化的因素不仅有地面效应，还有动态效应。开展大型民用飞机起降
过程中的动态地面效应研究，获得流场结构和气动力的非定常变化规律，既可为飞机
的安全起降提供指导，也有助于完善现有的地面效应空气动力学理论。
本文采用有限体积法数值求解质量加权平均的 N-S 方程和 S-A 湍流模型，利用动
网格技术处理机翼和地面之间的相对运动，模拟了二维翼型、大展弦比三维机翼在近
地面飞行时以一定速度下沉的流场，研究动态地面效应对气动性能和流场结构的影响，
所取得的主要创新成果如下：
1．阐明了弦向动态地面效应对气动力的影响规律和流动机理。
根据升力随离地高度的变化规律，可将弦向动态地效分为三个区：在较大高度
（h/c>1） ，升力不地高度减小而变化，动态地效和迎角修正后静态地效的升力完全一
致，此时地面效应不发生作用，下沉速度引起的迎角修正效应是影响气动力的主要因
素；在中等高度（0.5
静态地效的升力基本一致，此时静态地面效应和迎角修正效应共同作为影响气动力的
主要因素；在较小高度（h/c<0.5），升力随高度减小而迅速增加，且动态地效的升力
明显大于迎角修正后静态地效的升力，此时除上述两种因素外，压缩功效应已经成为
影响气动力的最重要因素。压缩功效应是指当离地高度较小时，翼型下沉过程中其下
表面驱动的下洗流动没有足够的空间发展，因此受到压缩静压增加的效应。
2．阐明了静态和动态展向地面效应对气动力的影响规律和流动机理。
在静态地面效应中，随高度降低，三维机翼的升力增大，阻力减小，因而升阻比
显著增加；翼尖附近翼剖面的升力减小，其余展向位置翼剖面的升力均增大。在动态
地面效应中，三维机翼气动力随高度的变化规律与静态地效中变化趋势相同；对于较
小的下沉速度，离地高度较大时，动态升力与经过迎角修正的静态升力几乎一致，当
离地高度减小到很小值时，动态升力逐渐大于静态值；对于较大下沉速度，在较大高
度下动态升力就开始明显大于静态值。
在静态地效中，随着高度的降低，翼尖涡沿着纵向略微上移，沿着展向略微外移，
但当飞行高度很小时，地面的镜像作用增强，因此翼尖涡沿着展向外移加剧，同时由
于翼尖涡与地面之间距离很小，因此在地面上诱导出二次涡，在二次涡的诱导作用下，
翼尖涡沿着流向经过一段距离后沿着纵向大幅上升。在动态地效中，由于翼尖涡运动
的迟滞效应（即翼尖涡沿着纵向的向下速度小于机翼的速度），导致在相同的机翼离地
高度下，翼尖涡在纵向方向上要明显高于静态地效， 因此没有在地面上诱导出二次涡；
由于动态地效中翼尖涡距离地面较远，受到地面镜像的影响较小，因此其在展向方向
上位于静态翼尖涡的内侧。