淺談一種可伸縮的氣流噴射增升裝置

王皓　彭鑫乾　蔣耀隆

摘? 要：現(xiàn)代戰(zhàn)斗機以及民航客機在飛行的過程中，包含著許多的不定性的飛行安全因素，其中包括由飛行器失速所引起的機毀人亡的事故，針對失速，本文淺談一種解決方案，可一部分程度代替前緣縫翼，避免或是減緩失速的發(fā)生，推遲臨界角度。

關(guān)鍵詞：失速;臨界角;舵面

引言：

隨著科技的發(fā)展，飛行器的效率以及安全性能也都在與之進(jìn)步。現(xiàn)代民航飛行器在考慮舒適度的問題同時也在思索著如何更好的提供乘客的保障，以及用最小成本來換來最大的經(jīng)濟效益。而戰(zhàn)斗機在追求更高更遠(yuǎn)的目標(biāo)以外也在考慮更好的靈活性以及如何把飛機的各項指標(biāo)都趨近于“無窮大”。針對上述問題就產(chǎn)生了一個共同點，就是飛機的迎角和失速問題。飛機的迎角，即飛機機翼的橫剖面和迎來氣流的夾角，它關(guān)乎到飛機的失速和機動性能。飛機一旦達(dá)到或者是超過這個所謂的迎角，也就是臨界失速角，飛行器本身就會因為機翼氣流產(chǎn)生氣流分離而下墜，失速，甚至是墜毀導(dǎo)致機毀人亡。

失速，是指當(dāng)飛機前進(jìn)時產(chǎn)生的升力沒有飛機所受的重力大時，造成飛機在豎直方向上的合力向下所引起的飛機快速下降。一般失速分為大迎角失速和激波失速。由于激波失速在民用航空和通用航空比較少見，所以這里只針對大迎角失速。很多戰(zhàn)斗機在飛行時多多少少都會遇見失速，因為失速帶來的副翼反效等意外情況，輕則改正退出，重則墜毀。對此出現(xiàn)了本裝置，它安置在飛行器主機翼的內(nèi)部空間，由一個高效空氣壓縮機和吹風(fēng)管道系統(tǒng)組成。當(dāng)飛機迎角太大，出現(xiàn)以外突發(fā)狀況或其他原因?qū)е嘛w機飛行時速低于臨界速度失速的時候，或者是即將達(dá)到了臨界失速角，此時就會被飛機上的傳感器所檢測到，反饋到飛行器的的主控中心進(jìn)行處理后啟動此裝置，經(jīng)過加速的氣流流過氣流分離最嚴(yán)重的一面后補充氣流，使飛機重新獲得升力，舵面效應(yīng)重新啟動，挽回失速失控的飛機。

飛行器在正常飛行時，舵面處于正常的工作狀態(tài)。氣流噴射裝置處在機翼的內(nèi)部空間中，減低飛機在飛行時的阻力。當(dāng)飛機低于臨界時速時或者是因為飛機迎角過大引起的氣流分離致使飛機失速時，流經(jīng)翼表面的氣流會大大降低，此時會被機翼上的傳感器所檢測到。檢測傳感器分置于飛機主機翼的上表面以及飛機的重心處。機翼表面的傳感器是空氣流速傳感器，通過流速判斷是否為失速的氣流，而重心處的姿態(tài)傳感器會檢測到飛機姿態(tài)發(fā)出反向的舵面偏轉(zhuǎn)指令，用于平衡飛機的主姿態(tài)。機翼上表面的傳感器由于發(fā)生氣流分離，氣流速度自然會大大降低，達(dá)到設(shè)定值時氣流噴射裝置會由電傳動傳動而伸出，并由空氣壓縮機提供高壓氣流的方式迅速向外噴射高速空氣氣流，以彌補氣流分離所帶來的損失，此時放置在重心處的姿態(tài)傳感器早已經(jīng)檢測到飛機由于失速所導(dǎo)致的姿態(tài)問題，舵面已經(jīng)處于反向偏轉(zhuǎn)狀態(tài)（只不過可能由于此時氣流速度未達(dá)到而沒有出現(xiàn)舵面效應(yīng)），與此同時使副翼表面也獲得了足夠的速度，達(dá)到可控的目的，從而挽回飛機。

前緣縫翼是安裝在基本機翼前緣的一段或者幾段狹長小翼，是靠增大翼型彎度、延緩氣流分離來使升力增加的一種增升裝置。前緣縫翼因其具備成熟的應(yīng)用技術(shù)以及優(yōu)異的空氣動力學(xué)性能而受到大多民航客機甚至是戰(zhàn)斗機的青睞，但是卻有著比較復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，帶來了金屬疲勞強度以及機械老化等一系列問題。因此一定程度上講可以使用這種裝置結(jié)構(gòu)來代替前緣縫翼。對于中小型的民航運輸機等，取代并去除掉前緣縫翼節(jié)省了機械結(jié)構(gòu)空間，降低了因機械疲勞而帶來的安全隱患。

除此之外，可伸縮的氣流噴射增升裝置采用單獨的控制系統(tǒng)，不受飛行員和飛機主控的控制，有著單獨的一套傳感器和計算機設(shè)備。聯(lián)系到進(jìn)來出現(xiàn)的航空安全事故，波音公司的操作系統(tǒng)和飛行員發(fā)生了人機對抗，最后導(dǎo)致了機毀人亡。飛行過程中失速情況事有發(fā)生，一旦發(fā)生失速，有時飛行員會無法準(zhǔn)確、有效的作出一套連續(xù)修正方法將飛機迅速從失速狀態(tài)下改出，即便開啟了自動駕駛或者是和飛行器的主控系統(tǒng)聯(lián)機，也避免不了會發(fā)生大大小小的錯誤，而且一旦出現(xiàn)錯誤則將會是致命的錯誤。因此采用這種人機分離獨立控制的系統(tǒng)，相對安全系數(shù)而言也有著很大程度的革新提高。

參考文獻(xiàn)

[1]? Jespersen Sanderson，Inc.Instrument Manual[M].USA，1994：35-50.

[2]? Airplane Flying Handbook[M].FAA-H-8083-3A.46-57.

[3]? 周濤，李亞林，魯岱曉，等.民用飛機失速特性研究[J].上海：民用飛機設(shè)計與研究，2012（1）.

[4]? 凌茂芙.民用飛機失速速度的工程預(yù)測[J].飛行力學(xué)，1990（4）：125-131.

[5]? 程才鳳.關(guān)于現(xiàn)代飛機的失速及預(yù)防[J].江蘇航空，2000（4）：25-40.

作者簡介：王皓，男，出生年19970605，蒙古族，遼寧朝陽喀左，本科在讀大三學(xué)生，本科，研究方向機械工程。