襟翼分为后缘襟翼/前缘襟翼,原理不同,不同类型的后缘襟翼原理也有所不同。
二、后缘襟翼
襟翼位于机翼后缘,叫后缘襟翼。它的种类很多,较常用的有:分裂襟翼,简单襟翼、开缝襟翼、后退襟翼、后退开缝襟翼等。放下襟翼既可提高升力,同时也增大阻力。所以多用于着陆。有的飞机为了缩短起飞滑跑距离,起飞也放襟翼,但放下角度很小。
(一)分裂襟翼
这种襟翼本身象一块薄板,紧贴于机翼后缘。放下襟翼,在后缘和机翼之间,形成涡流区,压力降低,对机翼上表面的气流有吸引作用,使其流速增大,上下压差增大,既增大了升力,同时又延缓了气流分离。另一方面,放下襟翼,机翼翼剖面变得更弯曲,使上、下表面压力差增大,升力增大。由于以上两方面的原因,放下分裂襟翼的增升效果相当好,一般最大升力系数可增大75-85%。但因大迎角放下襟翼,上表面的最低压力点的压力更小了,使气流更易提前分离,故临界迎角有所减小。
(二)简单襟翼
简单襟翼与副翼形状相似,放下简单襟翼,相当于改变了机切面形状,使机翼更加弯曲。这样,空气流过机翼上表面,流速加快,压力降低;而流过机翼下表面,流速减慢,压力提高。因而机翼上、下压力差增大,升力增大。可是,襟翼放下之后,机翼后缘涡流区扩大,机翼前后压力差增大,故阻力同时增大。襟翼放下角度越大,升力和阻力也增大得越多。
放下襟翼,升力和阻力虽然同时增大,但在一般情况下阻力增大的百分比要比升力增大的百分比要大些,所以升阻比是降低的。
在大迎角下放襟翼,机翼上表面最低压力点的压力,比后缘部分的压力小得更多。这更促机翼后部附面层中的空气向前倒流,迫使气流提早分离,而使涡流区扩大。因此,放下襟翼后,机翼的临界迎角要比不放时小些。
某飞机放下襟翼和未放下襟翼两种情况下的飞机极线。由曲线看出:放下襟翼后的升力系数和阻力系数普遍增大,最大升力系数增大,临界迎角减小,升阻比降低。
由于这种襟翼的增升效果不是很高,故一般多用于低速飞机,高速飞机很少单独使用。
(三)开缝襟翼
开缝襟翼是在简单襟翼的基础上改进而成的。放下开缝襟翼,一方面襟翼前缘和机翼后缘之间形成缝隙,下表面高压气流,通过缝隙高速流向上表面后缘,使上翼面附面层中空气流速加大,延缓了气流的分离,提高最大升力系数。另一方面,放下开缝襟翼,使机翼更加弯曲,也有提高升力的作用。所以开缝襟翼的增升效果比较好,最大升力系数一般可增大85-95%,而临界迎角降低不多。因此它是中、小型飞机主要采用的类型。
有一种襟翼的工作原理与开缝襟翼非常相似。放下襟翼时,压缩空气从机翼转折部位喷出,吹掉后缘的涡流而增大升力。这时最大升力系数提高很多,而临界迎角降低较少。这种襟翼叫吹气襟翼。目前,某些高速喷气式飞机的薄机翼上,多采用这种襟翼。
开缝襟翼是利用气流通过缝隙来延缓气流的分离。但有一定限度,当襟翼的角度增大到一定时,机翼后缘仍会产生气流分离,使增升效果降低。若采用双缝襟翼, 就可克服这个缺点。用双开缝襟翼,将有更多的高速气流从下翼面通过两道缝隙流向上翼面后缘,吹除涡流,促使气流仍然能贴着弯曲的翼面流动。这样,襟翼偏转到相当大的角度,还不致于发生气流分离,因而能提高增升效果。
双开缝后缘襟翼与单开缝后缘襟翼构造相似,只是有两个缝。在襟翼之前还有一小块翼面,因此放下时与机翼后缘构成两个缝。
若采用三缝和多缝襟翼,增升效果会更好,但构造复杂、故目前采用双开缝襟翼较为普遍。
(四)后退襟翼
放下后退襟翼,不仅能增大了机翼切面的弯曲度,而且还增大了机翼面积。故增升效果好。高速飞机采用较多。
前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。一般的后缘襟翼有一个缺点,就是当它向下偏转时,虽然能够增大上翼面气流的流速,从而增大升力系数,但同时也使得机翼前缘处气流的局部迎角增大,当飞机以大迎角飞行时,容易导致机翼前缘上部发生局部的气流分离,使飞机的性能变坏。如果此时采用前缘襟翼,不但可以消除机翼前缘上部的局部气流分离,改善后缘襟翼的增升效果,而且其本身也具有增升作用。
克鲁格襟翼:与前缘襟翼作用相同的还有一种克鲁格(Krueger)襟翼。它一般位于机翼前缘根部,靠作动筒收放。打开时,伸向机翼下前方,既增大机翼面
前缘缝翼是安装在基本机翼前缘的一段或者几段狭长小翼(如美制轰炸机B-1B机翼上有七段前缘缝翼),是靠增大翼型弯度来获得升力增加的一种增升装置。
在前缘缝翼闭合时(即相当于没有安装前缘缝翼),随着迎角的增大,机翼上表面的分离区逐渐向前移,当迎角增大到临界迎角时,机翼的升力系数急剧下降,机翼失速。当前缘缝翼打开时,它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙,下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面,增大了上翼面附面层中气流的速度,降低了压强,消除了这里的分离旋涡,从而延缓了气流分离,避免了大迎角下的失速,使得升力系数提高。
因此,前缘缝翼的作用主要有两个:一是延缓机翼上的气流分离,提高了飞机的临界迎角,使得飞机在更大的迎角下才会发生失速;二是增大机翼的升力系数。其中增大临界迎角的作用是主要的。这种装置在大迎角下,特别是接近或超过基本机翼的临界迎角时才使用,因为只有在这种情况下,机翼上才会产生气流分离。
从构造上看,前缘缝翼有固定式和自动式两种:
w 固定式前缘缝翼:固定式前缘缝翼直接固定在机翼前缘上,与基本机翼之间构成一条固定的狭缝,不能随迎角的改变而开闭。它的优点是结构简单,但在飞行速度增加时,所受到的阻力也急剧增大,因此目前应用不多,只有在早期低速飞机上使用。
w 自动式前缘缝翼:自动式前缘缝翼用滑动机构与机翼相连,它可以根据迎角的变化而自动开闭。在小迎角情况下,空气动力将它压在基本机翼上,处于闭合状态;当迎角增大到一定程度,机翼前缘的空气动力变为吸力,将前缘缝翼自动吸开。自动式前缘缝翼的优点是显而易见的,目前应用十分广泛