新疆无人机培训之襟翼

20世纪20年代，英国著名设计师汉德莱 佩奇和德国空气动力学家拉赫曼发明了开缝襟翼。开缝襟翼是襟翼中十分重要的一种。它是一条或几条附着在机翼后缘的可动翼片，平时与机翼合为一体，飞机起飞或着陆时放下。襟翼片能够增加机翼的面积，改变机翼弯度，同时还会形成一条或几条缝隙。增加面积可以提高升力，形成缝隙可使下表面的气流经缝隙流向上表面，使上表面的气流速度提高，可较大范围保持层流，也可使升力增加，并能减少失速现象的发生。它也可以装在飞机前缘上，通常都是一条。大型飞机特别是客机都安装了双缝襟翼，可提高升力系数85%～95%，效果十分显著。当飞机在起飞时，襟翼向后下方偏移角度较小，主要起到增加升力的作用，可以加速飞机起飞；当飞机在降落时，襟翼向后下方偏移的角度较大，可以使飞机的升力和阻力同时加大，以利于降低着陆速度。

1、增加机翼的面积。飞机加装襟翼（flap）的目的是增加升力，包括起飞时增加升力提速和降落时增加升力减速。增加机翼面积可以提高飞机接受风力的面积，达到增加升力的目的 [1]  ；
　　2、改变机翼弯度。改变机翼的弯度使得机翼与风力夹角改变，利用力学原理在受到同一强度的风力时，根据角度的变化能从风力中获得更大的分力以方便降落或者获得更小的分力以加速爬升；
　　3、增加一条或几条缝隙供气流通过。增加缝隙使得机翼下方的气流转流到机翼上方，加快上方风速减小上方压强，使得飞机能稳定地获得更多升力。

后缘襟翼是在机翼后缘安装的活动翼面，平时紧贴在机翼下表面上。使用时，襟翼沿下翼面安装的滑轨后退，同时下偏。常见的四种襟翼有：简单襟翼（Plain flaps）、分裂襟翼（Split flaps）、开缝襟翼（Slotted flaps）和后退襟翼(Folwer flaps)。

使用富勒襟翼(即后退襟翼)可以增加翼剖面的弯度，同时能大大增加机翼面积，增升效果非常明显，升力系数可提高85%～95%，个别大面积富勒襟翼的升力系数可提高110%～140%。这种襟翼结构较复杂，多在大、中型飞机上采用，可大大改善起降性能。

飞机的翼前缝条主要在飞机起飞及降落时，增加升力及阻力，是经由滑轨的前推及 收回产生作用。

把后缘襟翼的位置移到机翼的前缘，就变成了前缘襟翼（注：不同于缝翼Slats）。前缘襟翼也可以看作是可偏转的前缘。在大迎角下，它向下偏转，使前缘与来流之间的角度减小，气流沿上翼面的流动比较光滑，避免发生局部气流分离，同时也可增大翼型的弯度。

前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。一般的后缘襟翼有一个缺点，就是当它向下偏转时，虽然能够增大上翼面气流的流速，从而增大升力系数，但同时也使得机翼前缘处气流的局部迎角增大，当飞机以大迎角飞行时，容易导致机翼前缘上部发生局部的气流分离，使飞机的性能变坏。如果此时采用前缘襟翼，不但可以消除机翼前缘上部的局部气流分离，改善后缘襟翼的增升效果，而且其本身也具有增升作用。

克鲁格襟翼：与前缘襟翼作用相同的还有一种克鲁格(Krueger)襟翼。它一般位于机翼前缘根部，靠作动筒收放。打开时，伸向机翼下前方，既增大机翼面积，又增大翼型弯度，具有较好的增升效果，同时构造也比较简单。

1、襟翼单侧操纵丝杠断裂

该襟翼运动机构由内、外侧两个操纵丝杠驱动实现收放。分别对襟翼机构内、外侧操纵丝杠断裂故障工况进行了仿真计算发现一侧操纵丝杠断裂，仅单侧操纵丝杠驱动下丝杠的驱动力矩比双侧驱动状态下的驱动力矩明显增大。

2、襟翼单侧操纵丝杠卡滞

分别对襟翼机构内、外侧操纵丝杠卡滞故障工况进行了仿真计算可以发现，当操纵丝杠在襟翼偏转 15 度出现卡滞时，内、外侧操纵丝杠的驱动力矩相比于正常工况下的驱动力矩，发生急剧地增大。而实际上，驱动力矩达到设定的临界值时，将触发扭矩保护，使得襟翼机构运动停止。

3、襟翼支臂与摇臂间关节轴承卡滞

仿真模拟襟翼支臂与摇臂之间的关节轴承卡滞情况下，内、外侧丝杠同时驱动加力放下襟翼时的动力学响应，由于关节轴承处于襟翼外侧，关节轴承卡滞使得襟翼外侧丝杠的驱动力矩相比内侧丝杠的驱动力矩增加更大。仿真模型中以襟翼转动角度为驱动，丝杠驱动力矩不断增大，而实际的丝杠驱动力矩不可能无限增大，在丝杠驱动力矩增大至扭矩保护值时，运动停止，襟翼结构的变形达到最大。  

襟翼的发展并没有完结。上面介绍的襟翼装置发展比较成熟，还有一类襟翼概念提出的也很早，但直到现在仍不完善，这就是喷气襟翼。它的设计方案很多，基本思想都是通过从发动机或高压气瓶引出气体，吸向机翼或襟翼表面，达到增加升力、推迟分离、降低阻力、改善失速特性的目的。由于喷气襟翼十分复杂，世界上只有个别飞机，如“鹞”式垂直起降飞机和F－4、米格－21轻型战斗机使用了喷气襟翼。其试验工作仍在进行之中