GAW-1翼型前后缘变弯度气动性能研究

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSjnicaFeb．252016VoJ，37No．2437．450lSSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cnGAW一1翼型前后缘变弯度气动性能研究陆维爽1，田云1，刘沛清2一，王涛1，张良富11．北京航空航天大学大型飞机高等人才培训班，北京1000832．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083摘要：传统增升装置主要用于提高飞机起降气动性能。利用计算流体力学(CFD)的方法，引入了

2、通用飞机翼型的前后缘变弯装置的概念，数值模拟了GAw一1翼型在爬升状态时，前缘变弯装置、后缘襟翼／副翼偏转以及前后缘装置综合偏转对翼型气动特性的影响。研究表明，前缘变弯装置可以有效地改善翼型的失速特性，失速迎角提高了3。左右，最大升力系数提高了4．56％；同时提高升阻比50％～120％；但在设计升力系数下，升力系数和阻力系数都略微减小。另一方面，后缘变弯装置可以改变最大升阻比所对应的迎角，以及在小迎角时，提高升力系数6％左右。翼型综合偏转可以在小迎角时增加升力系数，在大迎角时增加升阻比。关键词：通用飞机；前缘下垂；后缘襟翼；副翼；变弯度；

3、气动性能中图分类号：V211．4文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)02一0437—14飞机在起降、巡航时的飞行效率是通用飞机机翼设计的重要考虑因素，由此可设计出飞机机翼的高升力构型以及干净构型。在实际的飞行过程中，飞机的飞行条件不断发生着变化，而机翼构型却基本不变。机翼前后缘变弯装置不仅参考了现代军用飞机的机动襟翼及大型客机增升装置概念，还尽可能地提高了任务剖面的飞行效率，其在通用飞机机翼设计中具有很好的应用前景。长期以来，前后缘变弯装置已经在各类飞机上得到了广泛的应用，国外研究中比较具有代表性的有，美国国家航空航天局

4、(NASA)在航空学基金组织的的支持下，研究的“可连续变弯的后缘襟翼”(VariableCamberContinuousTrailingEdgeFlap，VCCTEF)[1‘4]，初步研究结果表明可连续变弯度的后缘襟翼实现减阻达到6．31％，并且提高升阻比达到4．85％。与此同时，欧洲空中客车公司(Airbus)、德国宇航中心(DLR)等13家欧洲机构合作的“未来智能增升装置”项目，分别研究了智能前缘(SmartLeadingEdge，SLE)和智能单缝襟翼(SmartSin91eSlottedFlap，SSSF)这2种变弯装置，但是关于

5、这2种变弯装置的气动数据较少[5-12]。Li等[13]延用这一概念，进行了气动弹性分析。除此以外，Yokozeki和Sug—iura[141朝设计了波浪结构机翼后缘，以达到机翼后缘变弯度的目的。而国内方面，陈钱[16]和尹维龙[171等主要针对翼型后缘变弯度进行了气动性能的研究。基于前后缘变弯装置现有的研究情况，本文利用前后缘增升装置改变翼型的弯度，前缘采用前缘下垂式的变弯装置，后缘采用富勒襟翼以及副翼变弯装置，这样的设计利用了现有的增升装置，尽可能避免由此带来的额外负担。针对收稿日期：2015-03．17：退修日期：2015—05—1

6、8；录用日期：2015—06-16；网络出版时间：2015—06-3015：37网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／111929V20150630．1538001．htmf*通讯作者．Tel．：010-82318967E—mail：Ipq@buaa．educn引用格武l陆维爽，日云。翩沛清．等．GAV¨1翼型前后缘变弯凌气动性能研究[JI．航空学报．20{6．37(2)：437—450．LUws。TIANY．uuPQ．eta

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11、ecamber[J]ActaAer。nau．ticaetAstronamicaslnlca，2016，37(2)：437·450．航空学报Feb．252016VoI．37No．2GAw一1翼型，设计了前缘下垂、后缘襟翼偏转、副翼偏转以及前后缘综合偏转等不同的构型方案，并对其进行了计算流体力学(CFD)分析，结果表明采用前后缘增升装置综合偏转可以明显改善翼型的爬升性能。1计算模型与方法计算采用结构网格以及Fluent作为求解器。为了验证数值模拟的可靠性，选择使用30P30N翼型进行验证计算。网

12、格的拓扑结构如图1所示，壁面第一层网格高度为1×10_5倍的参考弦长。图130P30N翼型近壁网格F喀1Closeupofgridfor30P30Nairfoil考虑到与试验值对比，相关外部流