高升力預測技術：破解運輸飛機的高升力特性難題

2016-04-18 09:41 航空工業信息網 劉亞威 我要評論0

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在經過幾十年的研究後，如何預測大型運輸飛機的高升力特性仍然是個挑戰。目前，即使採用最好的計算分析工具和風洞試驗方法，得到的最大升力係數同真實飛行條件下仍然不同。

高升力系統流動特性的複雜對CFD計算模型提出了挑戰

為此，航空界開展了大量的高升力研究活動，旨在更好地理解高升力現象並構建一個高質量的資料庫，以驗證數值計算工具、風洞試驗方法的可靠性，最終提高計算方法和試驗手段的準度。Hinva項目便是其中之一。

Hinva項目是德國宇航院和空客公司合作開展的「高升力飛行驗證」項目，旨在利用CFD分析、風洞試驗和飛行測試建立機翼和襟翼的性能資料庫，設計可在更低進近速度下、在更短跑道降落、更加安靜的高升力系統。Hinva項目已經進行了兩次試飛。2015年1月6日，DLR在一架A320飛機進行的夜間測試飛行中首次使用了激光粒子圖像測速(PIV)技術顯示了高升力機翼的流態。

DLR的研究員拉爾夫·魯德尼克2016年1月4日-8日在聖地亞哥舉行的航宇科技大會上表示，「由於現代運輸機高升力系統的複雜性，當前CFD工具的精度和可靠性並不足以獲得準確的最大升力數據。」此外，即使在歐洲ETW(歐洲跨聲速風洞)低溫風洞進行的高雷諾數試驗也無法準確模擬高升力特性，「Hinva項目的一個目標就是將ETW風洞試驗測得的最大升力相比飛行條件下的誤差降至2%以內。」

Hinva項目包括三部分內容，分別是兩次飛行試驗；在ETW風洞進行A320試驗；以及CFD計算。第一次飛行試驗已於2012年在圖盧茲完成，主要進行了基礎數據搜集，包括定常、非定常壓力，流動轉捩和機翼變形，巡航和著陸構型的流態顯示。第二次飛行試驗被分為兩部分進行，第一部分就是在A320上利用PIV技術顯示機翼流態，第二部分是使用三種不同的設備收集流動詳細信息。

DLR開發的飛行中使用的激光PIV技術無需使用合成粒子，可以利用在飛行中自然存在的水滴作為示蹤粒子，解決了PIV技術中核心的粒子布撒和維持技術。在PIV試驗中，DLR將A320研究試驗機進行了改裝，在機身內部機翼位置附近的一個舷窗後安裝了一個激光片光器，在臨近的舷窗處安裝了兩台高速照相機記錄下了發動機短艙整流片脫出的尾渦和機翼邊界層干擾的流態。

A320測試飛機機翼上的渦流在夜間飛行測試中利用激光粒子成像技術顯現了出來(左邊為翼梢)

對於在ETW風洞進行的A320試驗，研究人員在A320的機翼和襟翼上安裝了測壓管和橫向移動探針以測量邊界層速度型，安裝熱膜感測器測量表面摩擦力。

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