基本介紹
- 中文名：縫隙係數
- 外文名：The gap coefficient
- 一級學科：航空航天
- 二級學科：空氣動力學
- 起因：操縱面與相鄰部件之間的縫隙
- 作用：表面對操縱效率影響
定義,操縱面,具有操縱面間隙非線性二維翼段,操縱面嗡鳴,
定義
縫隙係數是操縱面與相鄰部件之間的縫隙對操縱效率影響的係數。
操縱面
飛機的飛行操縱面，是鉸鏈在飛機機翼、水平尾翼和垂直尾翼上的可動翼面。它們用來在飛機飛行和在地面高速滑跑時，操控飛機。包括升降舵（全動平尾）、副翼、方向舵等主操縱面以及前緣縫翼、襟翼、擾流板等輔助操縱面，還有鴨翼這樣的特殊操縱面。
副翼鉸接於兩邊機翼外側的後緣。兩邊副翼相對反向偏轉時產生對飛機縱軸的力矩，即橫滾力矩，實現對飛機的橫滾操縱，並與方向舵配合使飛機協調轉彎。副翼上偏一側機翼的升力減小．副翼下偏一側機翼的升力增大．因此飛機會向副翼上偏一側進行滾轉。飛機轉彎時，副翼產生的滾轉力矩可以抵消方向舵偏轉造成的附加滾轉力矩，使飛機向方向舵偏轉的方向轉彎，防止出現反向側滑。
升降舵鉸接於水平安定面之後，向上或向下偏轉時會產生附加氣動力，從而形成對飛機橫軸的力矩，即俯仰力矩，實現對飛機的俯仰操縱。某些小型飛機將水平安定面和升降舵做成整體，稱為全動平尾，主要是為了提高俯仰操縱的效率。升降舵上偏時飛機抬頭，反之則低頭。
方向舵鉸接於垂直安定面之後，它向左或右偏轉時會產生附加氣動力，從而形成對飛機立軸的力矩，即偏航力矩，實現對飛機航向的操縱。
具有操縱面間隙非線性二維翼段
含有結構非線性的翼段結構的非線性氣動彈性研究已成為國內外氣動彈性力學領域中的一個活躍的方向。其中對間隙非線性的研究大都是針對具有沉浮和俯仰自由度的兩自由度二維翼段，間隙非線性施加在俯仰自由度上。作為兩自由度情況的擴展，趙永輝首先利用Theodorsen理論和Wagner函式得到了三自由度二維翼段任意運動非定常氣動力的時域表達式;建立了三自由度二維翼段的無量綱非線性氣動彈性動力學方程，然後將動力學方程表達為狀態空間中的分段線性形式，進而研究亞音速、不可壓縮流作用下帶有操縱面間隙非線性的翼段結構的氣動彈性回響。數值仿真預示了系統極限環振動的相軌跡、無量綱振動幅值和頻率，表明操縱面鉸鏈處存在的間隙非線性將導致整個系統的極限環振動；隨著來流速度的增加，系統極限環振動的幅值和頻率都存在跳躍現象。
操縱面嗡鳴
飛行器操縱而嗡鳴是飛行器在跨音速飛行階段發生的一種操縱而單自由度振動，其本質特徵與多模態藕合的經典彎/扭型顫振是完全不同的。Parker等對美國航空航天局(NASA)的三維機翼操縱而標準模型(NASP)開展了嗡鳴回響特性的分析研究，發現操縱而上激波的運動和操縱而振動之間的相位差造成了嗡鳴現象。David建立了操縱而偏轉狀態和鉸鏈力矩之間的數學模型。Oddvar使用Eider方程數值計算方法研究了跨音速副翼嗡鳴現象。劉千剛等使用CFD手段開展了跨音速操縱而嗡鳴Hopf分叉分析及結構參數對嗡鳴特性影響的研究。史愛明等基於Eider方程，使用單自由度方法對機翼嗡鳴進行了數值模擬研究、張偉偉等基於Eider方程分析了二維翼型模型的B型和C'型嗡鳴特性。楊國偉等基於多塊結構格線研究了飛機副翼嗡鳴現象。對於飛行器操縱而嗡鳴現象，激波及流動分離在其中起著非常重要的作用。由於非定常氣動力和激波與操縱而相互干擾的特點，數值模擬計算量非常巨大，所以準確、高效的數值預測飛行器操縱而嗡鳴，對計算方法有較高的要求。麼虹等針對翼面與操縱面縫隙間存在的格線運動問題，在非結構格線系統上採用Delaunay圖映射方法實現格線的運動變形。最後，使用飛行器操縱面標準嗡鳴計算模型對計算方法進行驗證，結果表明：所建立的並行計算方法正確，程式具有很好的計算效率，能夠對飛行器操縱面嗡鳴進行高效的數值分析。
