DLR對短艙和機(jī)翼結(jié)合部主動流動控制風(fēng)洞模型的數(shù)值模擬結(jié)果

AFLoNext項(xiàng)目關(guān)注兩類作動器：脈沖噴氣和合成射流。脈沖噴氣利用發(fā)動機(jī)引氣或者空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，通過閥門的開、閉周期性地向流場注入能量。“合成射流就像是一個(gè)揚(yáng)聲器，通過電力控制薄膜的振動產(chǎn)生氣流，這種方式無需氣源，”瓦利希表示，“我們將對兩種作動器進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)比較它們的優(yōu)劣。前期的CFD研究雖然顯示了脈沖噴氣的優(yōu)勢，但我們還想進(jìn)一步的對比。”

2016年，TsAGI(俄羅斯中央流體動力研究院)將對一個(gè)代表遠(yuǎn)程飛機(jī)的6米長的集成了短艙、掛架和縫翼的機(jī)翼部段進(jìn)行低速風(fēng)洞試驗(yàn)。小尺寸的測試將會在特拉維夫大學(xué)進(jìn)行。

“于此同時(shí)，我們也將研究主動流動控制技術(shù)在短程飛機(jī)上的應(yīng)用。”瓦利希表示，“在A320這樣級別的飛機(jī)的有限的機(jī)翼空間內(nèi)集成作動器是非常困難的，如果要集成必須從一開始進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。”

對于機(jī)翼后緣，主動流動控制技術(shù)預(yù)計(jì)可帶來1-2%的燃油消耗降低。射流格尼襟翼是目前的應(yīng)用設(shè)想之一。格尼襟翼是位于機(jī)翼后緣下表面的一段垂直于機(jī)翼表面的擾流板，長度大約占弦長的2%，平時(shí)可以貼翼面安裝，展開時(shí)可以起到增加升力的作用。射流控制可進(jìn)一步增加機(jī)翼的環(huán)量，提高升力;另外，研究人員還考慮了利用科恩達(dá)效應(yīng)(流動附著效應(yīng))的控制裝置。

在機(jī)翼后緣方面，項(xiàng)目僅安排了小尺寸的風(fēng)洞試驗(yàn)。對于大多數(shù)AFLoNext項(xiàng)目中的單項(xiàng)技術(shù)，目標(biāo)是提高到技術(shù)成熟度4-5，以便在潔凈天空2中通過集成驗(yàn)證進(jìn)一步提高到6級，而機(jī)翼后緣主動流動控制技術(shù)只進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究，目標(biāo)是推進(jìn)到成熟度2-3級。

在起落架和襟翼的被動降噪控制方面，主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容，分別是主起落架和后緣襟翼之間的干擾消除以及襟翼外側(cè)邊緣的處理。一些降噪試驗(yàn)已經(jīng)在德國布倫瑞克的DLR-AWB和DNW-NWB風(fēng)洞中開展，篩選了一些起落架和襟翼的減阻構(gòu)型，結(jié)果比較樂觀。研究人員正在申請獲得飛行試驗(yàn)的授權(quán)，如果一切順利計(jì)劃2016年第二季度在DLR的A320試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行降噪技術(shù)的飛行測試。

主起落湍流同襟翼之間的干擾產(chǎn)生了噪聲

襟翼降噪修形包括多孔的金屬泡沫，它能夠填充傳統(tǒng)襟翼邊緣的空洞，消除噪聲“共鳴器”。瓦利希表示，“這項(xiàng)降噪技術(shù)具有在現(xiàn)有飛機(jī)上進(jìn)行改裝應(yīng)用的潛力。”起落架降噪修形包括覆蓋和屏蔽噪聲源，“這是很有挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)，理論上可行但是目前還未集成到飛機(jī)無人機(jī)上。”

在振動減輕控制技術(shù)方面，AFLoNext項(xiàng)目將提供一種在飛機(jī)早期設(shè)計(jì)階段預(yù)測振動水平的的氣動力學(xué)工具。雖然項(xiàng)目安排了一些飛行試驗(yàn)，但并不計(jì)劃開發(fā)減振的裝置，只是用來驗(yàn)證項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的耦合了結(jié)構(gòu)有限元分析(FEA)的CFD計(jì)算模型。瓦利希表示，“歐洲此前并沒有類似工具，飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通過飛行試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的振動問題不斷修正，成本巨大。”AFLoNext項(xiàng)目將關(guān)注主起落架艙門的振動。目前，A320主起落架艙門的地面振動試驗(yàn)已經(jīng)完成，預(yù)計(jì)2016年第二季度開始飛行試驗(yàn)，完成CFD/FEA模型的驗(yàn)證。

在AFLoNext項(xiàng)目之外，研究人員還為未來可能的研究設(shè)計(jì)了兩種起落架艙門振動減輕裝置。這些裝置包括類似渦流發(fā)生器、擾流板、格柵和減振器等。