《襟翼、副翼和縫翼》

1、縫翼、襟翼和副翼襟翼 (Flap)襟翼是安裝在機(jī)翼后緣附近的翼面，是后緣的一部分。襟翼可以繞軸向后下方偏轉(zhuǎn)，從而增大機(jī)翼的彎度，提高機(jī)翼的升力。襟翼的類型有很多，如簡(jiǎn)單襟翼、開縫襟翼、多縫襟翼、吹氣襟翼等等。副翼 (Aileron)是指安裝在機(jī)翼翼梢后緣的一小塊可動(dòng)的翼面。飛行員操縱左右副翼差動(dòng)偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩可以使飛機(jī)做橫滾機(jī)動(dòng)?？p翼 (Slat)縫翼又稱“前緣縫翼”英文名稱：leading edge slat。定義：裝在機(jī)翼前緣，閉合時(shí)與機(jī)翼外形為一整體，可以前伸與機(jī)翼間形成縫隙的翼面形增升裝置。飛機(jī)的增升裝置飛機(jī)的增升裝置有后緣襟翼、前緣縫翼、前緣襟翼和吹氣襟翼。吹氣襟翼又有3種類型

2、：（1）流向吹氣邊界層控制（2）展向吹氣襟翼（3）噴氣襟翼。襟翼的另外定義方式：襟翼分為后緣襟翼/前緣襟翼，原理不同，不同類型的后緣襟翼原理也有所不同。一后緣襟翼襟翼位于機(jī)翼后緣，叫后緣襟翼。它的種類很多，較常用的有：分裂襟翼，簡(jiǎn)單襟翼、開縫襟翼、后退襟翼、后退開縫襟翼等。放下襟翼既可提高升力，同時(shí)也增大阻力。所以多用于著陸。有的飛機(jī)為了縮短起飛滑跑距離，起飛也放襟翼，但放下角度很小。(一)分裂襟翼這種襟翼本身象一塊薄板，緊貼于機(jī)翼后緣。放下襟翼，在后緣和機(jī)翼之間，形成渦流區(qū)，壓力降低，對(duì)機(jī)翼上表面的氣流有吸引作用，使其流速增大，上下壓差增大，既增大了升力，同時(shí)又延緩了氣流分離。另一方面，放下

3、襟翼，機(jī)翼翼剖面變得更彎曲，使上、下表面壓力差增大，升力增大。由于以上兩方面的原因，放下分裂襟翼的增升效果相當(dāng)好，一般最大升力系數(shù)可增大75-85%。但因大迎角放下襟翼，上表面的最低壓力點(diǎn)的壓力更小了，使氣流更易提前分離，故臨界迎角有所減小。(二)簡(jiǎn)單襟翼簡(jiǎn)單襟翼與副翼形狀相似，放下簡(jiǎn)單襟翼，相當(dāng)于改變了機(jī)切面形狀，使機(jī)翼更加彎曲。這樣，空氣流過機(jī)翼上表面，流速加快，壓力降低;而流過機(jī)翼下表面，流速減慢，壓力提高。因而機(jī)翼上、下壓力差增大，升力增大?？墒牵笠矸畔轮?，機(jī)翼后緣渦流區(qū)擴(kuò)大，機(jī)翼前后壓力差增大，故阻力同時(shí)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，升力和阻力雖然同時(shí)

4、增大，但在一般情況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，機(jī)翼上表面最低壓力點(diǎn)的壓力，比后緣部分的壓力小得更多。這更促機(jī)翼后部附面層中的空氣向前倒流，迫使氣流提早分離，而使渦流區(qū)擴(kuò)大。因此，放下襟翼后，機(jī)翼的臨界迎角要比不放時(shí)小些。某飛機(jī)放下襟翼和未放下襟翼兩種情況下的飛機(jī)極線。由曲線看出:放下襟翼后的升力系數(shù)和阻力系數(shù)普遍增大，最大升力系數(shù)增大，臨界迎角減小，升阻比降低。由于這種襟翼的增升效果不是很高，故一般多用于低速飛機(jī)，高速飛機(jī)很少單獨(dú)使用。(三)開縫襟翼開縫襟翼是在簡(jiǎn)單襟翼的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。放下開縫襟翼，一方面襟翼前緣和機(jī)翼后緣之間形成縫

5、隙，下表面高壓氣流，通過縫隙高速流向上表面后緣，使上翼面附面層中空氣流速加大，延緩了氣流的分離，提高最大升力系數(shù)。另一方面，放下開縫襟翼，使機(jī)翼更加彎曲，也有提高升力的作用。所以開縫襟翼的增升效果比較好，最大升力系數(shù)一般可增大85-95%，而臨界迎角降低不多。因此它是中、小型飛機(jī)主要采用的類型。 有一種襟翼的工作原理與開縫襟翼非常相似。放下襟翼時(shí)，壓縮空氣從機(jī)翼轉(zhuǎn)折部位噴出，吹掉后緣的渦流而增大升力。這時(shí)最大升力系數(shù)提高很多，而臨界迎角降低較少。這種襟翼叫吹氣襟翼。目前，某些高速噴氣式飛機(jī)的薄機(jī)翼上，多采用這種襟翼。開縫襟翼是利用氣流通過縫隙來延緩氣流的分離。但有一定限度，當(dāng)襟翼的角度增大到一

6、定時(shí)，機(jī)翼后緣仍會(huì)產(chǎn)生氣流分離，使增升效果降低。若采用雙縫襟翼， 就可克服這個(gè)缺點(diǎn)。用雙開縫襟翼，將有更多的高速氣流從下翼面通過兩道縫隙流向上翼面后緣，吹除渦流，促使氣流仍然能貼著彎曲的翼面流動(dòng)。這樣，襟翼偏轉(zhuǎn)到相當(dāng)大的角度，還不致于發(fā)生氣流分離，因而能提高增升效果。雙開縫后緣襟翼與單開縫后緣襟翼構(gòu)造相似，只是有兩個(gè)縫。在襟翼之前還有一小塊翼面，因此放下時(shí)與機(jī)翼后緣構(gòu)成兩個(gè)縫。若采用三縫和多縫襟翼，增升效果會(huì)更好，但構(gòu)造復(fù)雜、故目前采用雙開縫襟翼較為普遍。(四)后退襟翼放下后退襟翼，不僅能增大了機(jī)翼切面的彎曲度，而且還增大了機(jī)翼面積。故增升效果好。高速飛機(jī)采用較多。(五)后退開縫襟翼后退開縫襟

7、翼和后退襟翼相似，也可后退。同時(shí)又和開縫襟翼相似，當(dāng)襟翼處于后退位置時(shí)，它的前緣和機(jī)翼后緣形成一條縫隙。所以它兼有后退襟翼和開縫襟翼二者的優(yōu)點(diǎn)，增升效果很好，現(xiàn)代高速和重型飛機(jī)廣泛使用。 后退開縫襟翼有兩種型式:一種叫查格襟翼。這種襟翼后退量不很多，機(jī)翼面積增加不很大。最大升力系數(shù)可增大110-115%。起飛時(shí)，襟翼下偏角度小， 與翼間形成的縫隙大，這樣可使阻力系數(shù)增加少，而升力系數(shù)增加卻很多，有利于縮短起飛距離。著陸時(shí)，下偏角度大，而與翼間形成的縫隙小，這樣阻力系數(shù)和升力系數(shù)都提高較多，有利于縮短著陸距離。另一種富勒襟翼。這種襟翼的后退量和機(jī)翼面積的增加都比查格襟翼多，而且后退到相當(dāng)位置，與

8、翼間形成的縫隙也更大，增升效果更好。其最大升力系數(shù)可增大110-140%但在下偏中，壓力中心后移很多，操縱結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，這是它的缺點(diǎn)。二前緣襟翼位于機(jī)翼前緣的襟翼叫前緣襟翼。這種襟翼廣泛用于超音速飛機(jī)上。因?yàn)槌羲亠w機(jī)一般采用前緣尖削，相對(duì)厚度小的薄機(jī)翼。在大迎角飛行，機(jī)翼上表面前緣就開始產(chǎn)生氣流分離，最大升力系數(shù)大大降低。大迎角飛行時(shí)，放下前緣襟翼，一方面可減小前緣與相對(duì)氣流之間的角度，使氣流能夠平順地沿上翼面流過。另一方面也增大了翼切面的彎度。這樣，氣流分離就能延緩，而且最大升力系數(shù)和臨界迎角也都得到提高。屬于前緣襟翼的還有一種叫克魯格襟翼，裝在前緣下部向前下方翻轉(zhuǎn)，既增大機(jī)翼面積，又增大

9、了翼切面的彎度，所以具有很好的增升效果，構(gòu)造也很簡(jiǎn)單。這是最新研制的一種增升裝置。波音噴氣客機(jī)都使用了此種襟翼。 現(xiàn)代中型或大型客機(jī)和高速軍用飛機(jī)，為提高增升效果，往往同時(shí)采用幾種升裝增置(叫組合式增升)。三襟翼的作用一架飛機(jī)在高空正常飛行的時(shí)候，機(jī)翼看起來好像是一個(gè)整體。其實(shí)不然，機(jī)翼前緣、后緣都裝有長(zhǎng)短、寬度不同的翼片，有的可向下偏轉(zhuǎn)，有的可向前伸出，有的可向后滑退，可謂五花八門。由于這些翼片是機(jī)翼的附屬物，并且可以偏折，正像我們穿的衣服下襟隨風(fēng)擺動(dòng)一樣，因此科學(xué)家給這些翼片起了一個(gè)十分形象的名稱襟翼。平時(shí)飛機(jī)停在機(jī)場(chǎng)上或在高空飛行時(shí)，襟翼都收攏在機(jī)翼前緣或后緣上，一旦飛機(jī)進(jìn)入起飛或著陸階

10、段，它們的原形就顯露了出來。飛機(jī)為什么要裝襟翼呢？1、襟翼的奧秘在于提高升力 機(jī)翼的作用就是產(chǎn)生足夠的升力使飛機(jī)能飛上天空。如果機(jī)翼是一個(gè)整體的話，那么在機(jī)翼面積、翼型、展弦比確定的情況下，它的最大升力也就是確定不變的了。如果飛機(jī)的全部重量是50噸，機(jī)翼必須產(chǎn)生490千牛以上的升力才能飛起來。我們知道，機(jī)翼面積越大，升力越大；速度越大，升力也越大。換句話說就是：在升力一定的情況下，機(jī)翼面積越大，起飛速度可以越??；起飛速度越大，機(jī)翼面積可以越小。因此，為了把這50噸的飛機(jī)弄上天，我們可以采取這樣兩個(gè)辦法：一是選用面積較小的機(jī)翼，通過加大起飛速度使升力超過490千牛；二是使起飛速度保持在較低的值上

11、，通過采用大面積機(jī)翼以產(chǎn)生490千牛以上的升力。 這兩個(gè)辦法行不行呢？第一個(gè)辦法機(jī)翼面積較小，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量就較輕，這是優(yōu)點(diǎn)，但起飛速度大是很不利的，一方面要求機(jī)場(chǎng)跑道很長(zhǎng)，這很不合算，對(duì)艦載飛機(jī)更是不利；另一方面，高滑跑速度對(duì)安全的威脅極大。第二個(gè)方法起飛速度低，有利于縮短滑跑距離，但當(dāng)飛機(jī)起飛后速度增加，大面積機(jī)翼便成了累贅，不但重量大使載重量大大減少，而且會(huì)使阻力劇增，飛機(jī)的耗油量因此顯著增加。這種低速時(shí)升力小、高速時(shí)阻力大的問題稱為飛機(jī)的高低速矛盾。怎樣解決這一難題呢？這就要靠襟翼來實(shí)現(xiàn)。 襟翼的一個(gè)主要作用是協(xié)調(diào)這個(gè)矛盾，既不需要很大、很重的機(jī)翼，也能在較低的起飛著陸速度下產(chǎn)生足夠的

12、升力，使載重、速度、阻力和油耗達(dá)到綜合性的最佳化。用整體一塊的方式設(shè)計(jì)機(jī)翼不能同時(shí)滿足大載重量、低起飛和著陸速度、低阻力和低耗油率的要求。由于襟翼具體作用是大大提高飛機(jī)起飛和著陸等低速階段的升力，因而統(tǒng)稱增升裝置。襟翼為什么能增加升力呢？在速度一定的情況下，提高升力的辦法主要有4種：一是改變機(jī)翼剖面形狀，增加翼型彎度；二是增加機(jī)翼面積；三是盡可能保持層流流動(dòng)；四是在環(huán)繞機(jī)翼的氣流中，增加一股噴氣氣流。襟翼就是通過改變翼型彎度、增加機(jī)翼面積、保持層流流動(dòng)而增加升力的。2、飛機(jī)襟翼樣式眾多襟翼概念出現(xiàn)得很早。第一次世界大戰(zhàn)前，由于飛機(jī)速度提高，要求飛機(jī)在低速時(shí)也能產(chǎn)生足夠的升力，于是有人開始了最簡(jiǎn)

13、單的后緣襟翼的試驗(yàn)探索。為什么飛機(jī)要裝襟翼？簡(jiǎn)單襟翼就是機(jī)翼后緣的一部分。它可以彎曲，這樣就會(huì)改變機(jī)翼彎度，提高升力。不久，又出現(xiàn)了開裂式襟翼。當(dāng)它放下時(shí)，一方面可使翼型變彎，一方面會(huì)在機(jī)翼后緣形成低壓，兩方面的效果都是增加了升力。通常，開裂式襟翼可使升力系數(shù)提高7585。同時(shí)，開裂式襟翼還能增加阻力，對(duì)飛機(jī)安全、緩慢地著陸有利。 20世紀(jì)20年代，英國(guó)著名設(shè)計(jì)師漢德萊佩奇和德國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)家拉赫曼發(fā)明了開縫襟翼。它是一條或幾條附著在機(jī)翼后緣的可動(dòng)翼片，平時(shí)與機(jī)翼合為一體，飛機(jī)起飛或著陸時(shí)放下。襟翼片能夠增加機(jī)翼的面積，改變機(jī)翼彎度，同時(shí)還會(huì)形成一條或幾條縫隙。增加面積可以提高升力，形成縫隙可使

14、下表面的氣流經(jīng)縫隙流向上表面，使上表面的氣流速度提高，可較大范圍保持層流，也可使升力增加，并能減少失速現(xiàn)象的發(fā)生。開縫襟翼是襟翼中十分重要的一種。它也可以裝在飛機(jī)前緣上，通常都是一條。目前大型飛機(jī)特別是客機(jī)都安裝了雙縫或三縫襟翼，可提高升力系數(shù)8595，效果十分顯著。還有兩種襟翼也很常見，一種是富勒襟翼，一種是克魯格襟翼。富勒襟翼是在機(jī)翼后緣安裝的活動(dòng)翼面，平時(shí)緊貼在機(jī)翼下表面上。使用時(shí)，襟翼沿下翼面安裝的滑軌后退，同時(shí)下偏。使用富勒襟翼可以增加翼剖面的彎度，同時(shí)能大大增加機(jī)翼面積，增升效果非常明顯，升力系數(shù)可提高8595，個(gè)別大面積富勒襟翼的升力系數(shù)可提高110140。這種襟翼結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多在大、中型飛機(jī)上采用，可大大改善起降性能?？唆敻窠笠砦挥跈C(jī)翼前緣。它的外形相當(dāng)于機(jī)翼前緣的一部分。使用時(shí)利用液壓作動(dòng)筒將克魯格襟翼向前下方伸出，既改變了翼型，也增加了翼面積