飞机的襟翼、副翼和襟翼是什么？ 有什么不同？

一、原理

当升力一定时，如果想要缩短起飞和降落的距离，飞机的速度就必须更低，而此时机翼仍必须能够提供足够的升力来平衡飞机的重力。

从升力公式可以看出，在平滑配置下，如果想将速度降到更低速度以下，并且仍然有足够的升力，有两种方法：

1、增大翼面积S。

2、通过改变翼型形状或采用机械装置修改边界层来增加升力系数。

升力装置利用了这两个原理，安装在机翼的前缘或后缘。

不要忘记：机翼的形状被优化为更适合巡航（平滑配置），因此任何其他附加装置的扩展将直接导致阻力的显着增加和更大升力比的降低。

2.技术应用

板条和襟翼有多种类型。 这些装置的主要目的是增加翼型的相对弯度。 在某些情况下，它们还会创建一些狭窄的间隙（槽）以修改边界层的属性。

A。 增加曲率——前缘

由于没有升力装置，当飞机大迎角飞行时，气流很难粘附在机翼上。 边界层有明显的分离，导致升力下降。

通过增加前缘的弯度，气流偏转更少，气流更好地粘附在机翼上（因为损失的能量更少），因此，边界层分离发生得更晚。

b. 增加外倾角 - 后缘

后缘外倾角的增加导致下洗流增加，升力系数CL也增加。

C。 窄缝或气流槽（槽）

狭窄的缝隙（或“槽”）允许空气在升力装置和机翼之间通过。 这使得来自下表面的高压空气通过狭窄的缝隙流到上表面，为流经机翼的空气提供更多动能，最终延迟空气表面分离。 同样的原理也适用于机翼后缘襟翼，这也增加了机翼的更大升力系数CLmax。

注：由于槽对应的专业术语没有翻译，所以这里我们暂时用“窄前或气流槽”作为对应翻译。

3. 前沿器件

前缘提升装置主要有两种类型：

前缘襟翼：装置的这部分（通常在下表面）一般绕轴线旋转，例如：克鲁格襟翼、可变弯度襟翼

前缘缝翼：通常与机翼分离然后向前滑动，例如固定或可变缝翼、可变弯度缝翼。

从升力系数CL与迎角α的关系可以看出，当采用前缘升力装置时，更大升力系数CLmax也随着迎角α的增大而增大。 更大升力系数的增加最终导致失速速度的降低。

前缘升力装置显着增大了失速迎角。 这意味着在飞行过程中，飞机将在低速下保持机头向上的姿态。 在最后进场时，着陆区的视野将受到限制（飞机的机头严重遮挡了飞行员的视野）。

我们可以通过绘制极坐标曲线CL=f(CD)来说明前缘升力装置对气动特性的影响。

a.克鲁格皮瓣

克鲁格襟翼广泛应用于大型客机上。 它增加了机翼的曲率和面积。 其膨胀和收缩如下图所示：

b. 可变弓形皮瓣

由于具有更好的空气动力学性能，该系统比克鲁格襟翼稍微先进，并且其扩展的机械运动与克鲁格襟翼类似。

C。 前缘缝翼

前缘缝翼也是一个升力装置。 当它缩回时，仅用作前缘的一小部分区域。 当前缘缝翼展开时，它会向前和向下移动，形成“狭窄的间隙或气流槽”。

4. 后缘装置

与前缘升力装置一样，后缘装置也通过以下两种方法增加升力：

(1)增大机翼的相对外倾角和厚弦比。

(2)增加机翼面积。

后缘增升装置对升力系数的影响与前缘增升装置不同。 更大升力系数CLmax增大，但CLmax对应的迎角略有减小，对应的零升力迎角也减小。 此外，CLmax的增加也会导致失速速度的降低。

从图中可以看出，对于给定的迎角，机翼采用增升装置展开时对应的升力系数CL大于机翼处于平滑构型时的升力系数CL。

这里解释一下：当襟翼展开时，翼型发生修正，有效攻角αeff比光滑构型时要大，因此CL也更大。

临界迎角的减小使得飞机在襟翼展开进场时的机头倾斜程度比平滑构型时要小，这比前缘缝翼展开更有优势，大大提高了跑道能见度。

A。 普通皮瓣

该襟翼在不增加机翼表面积的情况下增加了曲率，并且其运动方向向下倾斜。 该襟翼不会增加太多升力。

b. 分瓣

分瓣式襟翼也称为分瓣式襟翼，就像一块薄板，粘附在机翼后缘的下表面上，构成机翼的一部分。 使用时下降（即向下旋转），在后缘与机翼之间形成低压区，吸引机翼上表面的气流，增加气流速度，从而增大机翼上的压力。机翼的上表面和下表面。 这种差异增加了升力。 此外，降低襟翼会增加机翼翼型的弯度，这也可以增加升力。 这种襟翼一般可以使机翼的升力系数增加75%~85%。 这种襟翼一般不在起飞时使用，只在着陆时使用。

C。 开槽襟翼

开缝襟翼通过将气流从机翼下表面转移到后缘襟翼之前，重新激活机翼上表面的边界层。 此外，开槽襟翼增加了相对外倾角。

d. 富勒皮瓣

到目前为止所描述的后缘襟翼都没有增加机翼表面。 但大多数商用飞机上安装的福勒襟翼不仅增加了机翼的弯度，还增加了机翼的表面，并且由于一个或多个气流槽（或“狭缝”），还增加了上表面。 边界层得到补给。 多槽福勒襟翼是更高效的，但也是最复杂的。

e. 不同类型后缘襟翼的比较

通过绘制升力系数曲线CL=f(α)和极坐标曲线CL=f(CD)，可以总结不同类型后缘升力装置对机翼气动特性的影响。

从上图我们可以发现，当襟翼偏转时，升力系数和阻力系数的变化并不是线性的：

在襟翼展开的初始阶段，升力系数CL迅速增加。

在襟翼伸展的最后几个角度，阻力系数CD迅速增加。

F。 内侧副翼/襟副翼 ()

襟副翼也称为内侧副翼。 对于大型飞机，通常需要将襟翼做得很长，这会占用副翼的空间。 因此，相应位置的襟翼舵面独立用作副翼。 这种副翼是襟副翼或内侧副翼。 一些大型飞机会将副翼设计为上下分体，以保证副翼在襟翼完全展开时的效率。 当使用襟副翼时，副翼的翼展大约是普通副翼的两倍。

这是因为机翼根部扭转刚度较大，因此内侧襟翼可以减少副翼偏转引起的机翼扭转变形，提高副翼的操纵性能，增加飞机的横向控制力，更好地满足满足飞机高速飞行的要求。 由于内侧副翼占据了襟翼的位置，因此在使用内侧副翼时应使用其他更有效的增升装置，例如缝缝襟翼和前缘襟翼。

5.增加设备管理

A。 根据飞行阶段选择对应的设备

增升装置增加升力系数的目的是为了缩短起飞和着陆距离。

我们已经知道，增升装置的偏转不仅会造成CL的大幅增加模型飞机起飞原理，还会造成阻力的大幅增加，同时升阻比也会显着降低。

着陆阶段：阻力增加并不麻烦； 阻力系数的增加提高了飞机的制动效率，这就是这些装置在着陆过程中“完全伸展”的原因。

起飞阶段：高升力系数会缩短起飞距离。 在这里，在了解飞行性能之前，我们先了解一个知识点：飞机的起飞爬升性能（爬升斜率和爬升率）取决于升阻比。 因此，飞行员必须选择折衷的配置，以在起飞速度和初始爬升性能之间找到更好的平衡。 起飞后应尽快收起增升装置，以提高爬升性能。

复飞阶段：增升装置需要部分缩回，从着陆阶段的“完全展开”变为起飞阶段的构型。

b. 缝翼和襟翼的使用顺序

当飞机同时配备襟翼和缝翼时，两个增升装置收起和伸出的顺序至关重要。

对于给定的升力系数差+ΔCL，前缘装置产生的阻力小于后缘襟翼。 对于飞机的纵轴稳定性来说，襟翼的展开会对飞机的俯仰轴产生巨大的影响，而缝翼的展开只会产生微弱的影响。

由于这些原因，缝翼总是在后缘襟翼展开之前展开。 再次，在襟翼缩回之前缩回。

注意：如果缝翼或襟翼展开不对称（系统故障），两个机翼上都会出现一些升力和阻力不对称，这可能会导致滚转和偏航控制出现严重问题。

当襟翼展开时，如果速度超过给定速度，就会对飞机结构（通常是襟翼）造成损坏或过载。 因此，在快速飞行的飞机上安装超载装置是很常见的，当飞机加速超过给定速度时，该装置会自动收回襟翼。

我们在上一篇文章中提到了升力助推器。 另外，为了在进场、着陆和地面时更有效地使用机翼并更快地降低升力或速度，飞机制造商开发了降低升力的装置 - 扰流板 () 和减速板 ()。

一、原理

注：在国内的一些教材或资料中，扰流板也被称为减速板。 本文结合国内外教材和网上资料对两者进行区分。 具有上、下表面的称为减速板，仅存在于上表面的称为扰流板。

减升力装置一般安装在机翼的上表面，以减少机翼的升力或使飞机减速，例如扰流板。

当在地面上使用时，减升装置有助于缩短制动距离，增加车轮与跑道的附着力。

当在飞行中使用时，降升力装置用于降低速度（例如在进近期间）或增加下降速率和角度。

减速板位于机翼的上下表面，仅增加阻力； 扰流板仅位于机翼的上表面，不仅增加阻力，而且减少升力。 此外，这两种装置都增加了失速速度并降低了升阻比。

大多数大型民用飞机只有扰流板，分为飞行扰流板和地面扰流板。 减速板常见于滑翔机、小型飞机和一些老式战斗机上。 当飞机需要降低空速时，会使用飞行扰流板或减速板，并且只有在飞机接近跑道并着陆时才能打开扰流板。

扰流板或减速板打开后增加的阻力为寄生阻力，飞机的诱导阻力保持不变，如下图所示：

从图中可以看出，当扰流板展开时，最小阻力速度减小，更大升阻比速度也减小。

2.减速板

飞机的减速板位于机翼的上表面和下表面。 它们只增加阻力的原因如下图所示。 上表面和下表面的减速板对升力的影响相互抵消。 。

（减速板受力分析）3.剧透

扰流板是非常坚固的面板，直接铰接到机翼的上表面。 当扰流板向上打开时，上表面的气流被扰乱，影响升力并增加阻力。

减速板和扰流板对升力系数的影响总结如下图：

4. 扰流操作模式

根据用途不同，扰流板分为飞行扰流板和地面扰流板。

A。 地面扰流板

地面扰流板在着陆时偏转，偏转对称且完全。 由于阻力增加，制动系数（空气动力制动）增加。 另外，由于升力的减少，飞机在跑道上时垂直向下的力增大，这有助于增加机轮与跑道之间的附着力。

b.飞行扰流板

在飞行中，扰流板有多种用途：它们的主要用途是增加下降梯度，但在某些飞机上它们可能还有其他功能（辅助副翼用于更好的横向控制或减少遇到湍流时的冲击危险）。 飞行扰流板的偏转角通常小于地面扰流板的偏转角。

视频——飞行扰流板与地面扰流板

当飞行扰流板打开时，由于升阻比减小，下降斜率最终会增大（更陡）。 我们可以通过绘图分析来证明这一点，如下：

扰流板打开，极曲线发生变化：

C。 扰流板和副翼的使用

我们来说一下扰流板是如何与副翼配合使用的。

首先我们分析一下，当只用副翼进行滚转时，A侧机翼的阻力比B侧机翼的阻力要大。

A侧增加部分的阻力主要来自两个方面：一是副翼偏转产生的阻力（升力也增加）；二是副翼偏转产生的阻力（升力也增加）。 第二，机翼迎角增大（升力也增大）引起的阻力增大）。

对于B侧机翼来说，对阻力的影响主要有两个：一是副翼偏转造成的阻力（但升力减小）；二是副翼偏转产生的阻力（但升力减小）； 其次，机翼迎角的减小减少了阻力（升力也减少了）。 小的）。

最后，综合比较两侧机翼的升力和阻力的结果是：与B侧机翼相比，A侧机翼的升力更大，阻力也更大。

高阻力的后果是A侧机翼会向后偏转，飞机会偏航。 这种现象就是我们常说的“不利偏航”，也称为“副翼反偏航”。

在某些飞机上，扰流板用于纠正反向副翼偏航。 它们以不对称的方式延伸，低翼侧的扰流板适度偏转，副翼向上偏转，因此低翼侧的阻力更大，等于高翼侧的阻力，飞机的不利偏航运动将消失。

d. 遇到湍流时使用扰流板

扰流板的这一附加功能仅在少数飞机上提供。

当遇到湍流时，垂直上升气流是最可怕的，因为它们使机翼承受非常高的载荷。 当检测到垂直加速度时，副翼和扰流板会使用非常快速的制动器稍微向上偏转，以减少翼尖处的升力，从而减少翼根处的弯矩。

请注意，在这种情况下，垂直加速度检测以及副翼和扰流板偏转是自动执行的，不需要飞行员进行特殊操作。