[科普中國]-展向吹氣

原理

沿機翼和后緣襟翼表面展向吹氣的方法是一種新概念渦控制技術(shù)。展向吹氣常見有沿機翼展向吹氣和沿后緣襟翼展向吹氣。由于中等后掠機翼在大迎角時，形成的前緣渦很弱且不穩(wěn)定，也就是說易產(chǎn)生紊流分離。采用沿機翼展向吹氣技術(shù)，可以把前緣渦“鎖住”，從而使中等后掠機翼也能產(chǎn)生穩(wěn)定的前緣渦，提供非線性渦升力。此外，展面吹氣還產(chǎn)生機翼“彎度效應(yīng)”，由于展面吹氣使氣流順利繞過后掠前緣渦流向下游，減小了翼尖處的氣流分離，保持附著流的升力。

繞過后掠前緣渦流向下游，減小了翼尖處的氣流分離，保持附著流的升力。機翼展向吹氣噴嘴在弦向位置與吹氣強度有關(guān)，通常于機翼5%～30%弦長處沿展向設(shè)置一排小孔，順平行前緣方向向機翼外表面吹氣。試驗表明展向吹氣可提高機翼升力系數(shù)達60%。

機翼后部沿后緣襟翼前緣方向設(shè)置展向吹氣，可以增加表面附面層能量，而抑制襟翼偏轉(zhuǎn)時發(fā)生的氣流分離，從而提高襟翼效率。同樣在垂尾上對方向舵設(shè)置展向吹氣也可提高方向舵效率。通常噴氣嘴位于機身側(cè)面向機翼(或垂尾)與后緣襟翼(或方向舵)交界處吹氣。

此外，類似對邊條、鴨翼設(shè)置展向吹氣也可以獲得附加渦動力。從機翼后緣直接噴射出與機翼有角度的高速射流層面來代替結(jié)構(gòu)襟翼或副翼是一種新的概念。其噴流層本身可作為襟翼而增加機翼的環(huán)量，起增升作用。此外，噴氣襟翼比結(jié)構(gòu)襟翼可延緩氣流分離，還可產(chǎn)生一定的推力。2

分類機翼展向吹氣對于高機動性戰(zhàn)斗機常用的中等后掠角和中等展弦比的機翼，氣流從機翼上分離形成紊流，最多只能形成低強度的不穩(wěn)定的旋渦，得不到細長機翼或邊條翼的渦升力，影響機動性的提高。在機翼上沿展向吹氣，可以使分離的氣流形成穩(wěn)定得旋渦，得到與邊條機翼和細長機翼類似的渦升力及其相關(guān)的優(yōu)點。

后緣襟翼展向吹氣后緣襟翼的增升能力受襟翼偏度引起氣流分離的限制，在襟翼前緣展向吹氣增加附面層的能量，可以使用較大的襟翼偏度而不致引起分離。用這種方法提高襟翼效率是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機已經(jīng)普遍采用的方法。如美國的F-4和俄羅斯米格-21戰(zhàn)斗機等。襟翼展向吹氣需要在機翼上沿襟翼前緣鋪設(shè)管道，實現(xiàn)較為復(fù)雜。因此提出后緣襟翼展向吹氣的辦法，與機翼展向吹氣類似，在機翼后部的上表面沿襟翼前緣方向展向吹氣，噴嘴設(shè)在機身側(cè)面，展向吹氣增加機翼上表面附面層的能量，與弦向吹氣有類似的效果，可以增加偏度而不引起分離。國內(nèi)外進行過大量的實驗研究工作。

其它應(yīng)用（1）邊條布局和鴨式布局展向吹氣(從發(fā)動機引入氣流，沿著機翼展向吹氣)。

（2）機翼展向吹氣與邊條、前后緣襟翼綜合應(yīng)用。3

影響因素影響吹氣增升效果的參數(shù)包括吹氣動量系數(shù)，吹氣噴嘴在襟翼上的相對位置(包括吹氣噴嘴的弦向位置、展向位量、距翼面的垂直位置)，以及吹氣噴嘴的斜角等。

設(shè)計要求1、如果機翼前緣和后緣襟翼上采用吹氣附面層控制，則顯著的增加了機翼前緣、后緣襟翼的法向力和鉸鏈力矩系數(shù)。有些實驗證明了，在整個迎角范圍內(nèi)，在機翼前緣或是后緣襟翼轉(zhuǎn)折處吹氣，則機翼前緣法向力和機翼鉸鏈力矩系數(shù)將增加3～4倍，而襟翼法向力和鉸鏈力矩系數(shù)分別增加3倍和5倍。當然，這些系數(shù)的增加量與吹氣動量系數(shù)的值有關(guān)。因此，吹氣襟翼模型設(shè)計時，應(yīng)注意前緣下垂，后緣襟翼鉸鏈軸或襟翼固定片的強度和剛度的校核。

2、通氣導(dǎo)管和機身中的貯氣罐應(yīng)按實驗硬求的壓強比進行強度及剛度的校核。

3、要保證吹氣縫的強度和剛度，特別對剛度應(yīng)予以足夠的重視。否則，實驗時吹氣縫的寬度達不到設(shè)計要求，而導(dǎo)致出現(xiàn)沿展向吹氣不均勻的現(xiàn)象，影響其吹氣襟翼效率。

4、 貯氣罐、集氣導(dǎo)管、供氣管路和吹氣縫等均應(yīng)采用金屬結(jié)構(gòu)，而且應(yīng)該選用不易生銹的材料，以免堵塞吹氣縫。4