開縫襟翼

20世紀20年代，英國著名設計師漢德萊·佩奇和德國空氣動力學家拉赫曼發明了開縫襟翼。它是一條或幾條附著在機翼後緣的可動翼片，平時與機翼合為一體，飛機起飛或著陸時放下。襟翼片能夠增加機翼的面積，改變機翼彎度，同時還會形成一條或幾條縫隙。增加面積可以提高升力，形成縫隙可使下表面的氣流經縫隙流向上表面，使上表面的氣流速度提高，可較大範圍保持層流，也可使升力增加，並能減少失速現象的發生。

開縫襟翼是襟翼中十分重要的一種。它也可以裝在飛機前緣上，通常都是一條。目前大型飛機特別是客機都安裝了雙縫或三縫襟翼，可提高升力係數85%～95%，效果十分顯著。

中文名稱	開縫襟翼
英文名稱	slotted flap
定　　義	位於機翼後緣形成機翼的一部分，向下偏轉時與機翼本體間形成縫隙的襟翼。
套用學科	航空科技（一級學科），航空器（二級學科）

基本介紹

• 中文名：開縫襟翼
• 外文名：slotted flap

概念

襟翼是安裝在飛機機翼上的增升裝置，可以提高飛機的起降性能。說白了就是讓飛機可以以更低的飛行速度起降。對於人類來說，飛機的起降速度越低越安全。通常說的襟翼，指的是後緣襟翼，而後緣襟翼又分簡單襟翼、分裂襟翼、開縫襟翼、後退襟翼等。後緣機翼一般安裝在機翼內側的後緣，而操縱飛機橫向機動的副翼通常安裝在外翼段。除了後緣襟翼，還有安裝於機翼前緣的前緣襟翼、以及一些比較特殊的襟翼。

幾種襟翼的區別

開縫襟翼是襟翼的一種，是在簡單襟翼的基礎上改進而成的。20世紀20年代，英國著名設計師漢德萊·佩奇和德國空氣動力學家拉赫曼發明了開縫襟翼。它是一條或幾條附著在機翼後緣的可動翼片，平時與機翼合為一體。

開縫襟翼的作用

放下開縫襟翼，一方面襟翼前緣和機翼後緣之間形成縫隙，下表面高壓氣流，通過縫隙高速流向上表面後緣，使上翼面附面層中空氣流速加大，延緩了氣流的分離，提高最大升力係數。另一方面,放下開縫襟翼，使機翼更加彎曲，也有提高升力的作用。所以開縫襟翼的增升效果比較好，最大升力係數一般可增大85-95%，而臨界迎角降低不多。因此它是中、小型飛機主要採用的類型。

但是襟翼放下時也會增加阻力，放下的角度越大，增加的阻力也越大，這對於著陸時的飛機是好事，裸翼在這個時候不僅可以增大升力來彌補速度下降造成的升力減小、還能通過增加阻力來進一步降低著陸速度，起到了氣動減速板的作用。在飛機穩定飛行的前提下，著陸速度越低越安全。當飛機著陸後需要進一步減速，可以在降低發動機功率的同時再放下襟翼充當減速板。

開縫襟翼的歷史

對機翼進行變形控制的嘗試由來已久。早在1903年萊特兄弟第一架飛機升空之前，他們就已經開創了獨特的機翼變形控制技術( Wing Warping，也稱機翼扭曲/扭轉控制技術)，這種當時用於飛機橫向滾轉控制的技術從理論上為後來副翼的出現奠定了基礎，也為襟翼的出現奏響了序曲。

1908年出現的副翼實際上就是最早的襟翼形式，它是位於機翼後緣的操縱面，用以提供飛機的橫向控制：放下一側機翼上的副翼將會增加該側升力，而抬起則會降低這一側的升力。說到底，副翼實際上是當年萊特兄弟機翼變形控制系統的改進版本。在參照副翼結構方式的基礎上，人們發明了簡單襟翼。簡單襟翼與副翼形狀相似，放下簡單襟翼，相當於改變了機翼截面形狀，使機翼更加彎曲。這樣空氣流過機翼上表面，流速加快，壓力降低，機翼下表面的氣流流速減慢，壓力提高。因而機翼上下表面壓力差增大，升力增大。可是，襟翼放下之後，機翼後緣渦流區擴大，故阻力同時增大。襟翼放下角度越大，升力和阻力也增大得越多。放下襟翼，升力和阻力雖然同時增大，但在一般情況下阻力增大幅度要比升力增大的幅度大，所以機翼的升阻比是降低的。

1914年，英國在S. E.-4雙翼機上率先開始使用簡單襟翼，但是這種新的增升裝置卻不討飛行員的喜歡，英國飛行員們也很少使用—因為它並不總是能顯著的改善飛行性能。

1917年、德國飛行員拉赫曼(G. V. Lachmann)在一次飛行中遭遇失速，飛機隨即墜毀。當時似乎並沒有人意識到，這次墜機將引發航空技術上的一場重要革命。

大難不死的拉赫曼是個善於思考的人，躺在病床上修養期間他就已經開始考慮如何改機翼。飛機失速的原因並不難以理解，其產生原因往往是飛機飛行速度過小或者機翼相對於來流的角度過大，後一種情況通常叫做迎角過大。這兩種情況下，機翼將無法產生足以維持飛機飛行的足夠升力，飛機也就迅速下墜導致事故。

按照拉赫曼的構想，如果機翼能夠由一組若干稍小的機翼組成，每個小翼之間留有平行於翼展方向的開縫，那么在大迎角低速度情況下，空氣就能夠從開縫中流過，避免氣流過早分離。這樣的機翼更像是一組機翼，每部分都在不同的迎角下工作。而在平飛狀況下，空氣將會從開縫的上方流過而不是穿過開縫，此時這種機翼和普通機翼並無太大差別。

拉赫曼的構想實際上就是今天開縫式襟翼的雛形。他認為自己設計的開縫機翼能夠有效防止失速產生，為此他製作了一些模型進行了測試，並於1918年2月提出申請專利。但是他的請求卻遭到駁回，專利局認為開縫機翼會損害機翼的升力。拉赫曼只能繼續進行試驗以便駁斥那些質疑者。

開縫襟翼是在簡單襟冀的基礎上改進而成的。放下開縫襟翼，一方面襟翼前緣和機冀後緣之間形成縫隙，下表面高壓氣流通過縫隙高速流向上表面後緣，使上翼面附面層中空氣流速加大，延緩了氣流的分離，提高最大升力係數。另一方面，放下開縫襟翼，使機翼更加彎曲，也有提高升力的作用。所以開縫襟翼的增升效果比較好，最大升力係數一般可增大85%~95%。

到20世紀30年代，大多數客機已經採用了襟翼，襟翼的結構也更加複雜。隨著高性能軍用飛機的翼載逐步增大，人們迫切需要將飛機失速速度控制在可接受的範圍內，這就要求必須設法提高飛機的最大升力係數。20世紀30年代中後期使用的後緣襟翼多為簡單襟翼和開裂式襟冀。義大利比亞喬公司於1937年率先開發出雙縫襟翼。這種襟冀有兩個開縫，可以讓更多的高速氣流從下冀面通過兩道縫隙流向上翼面後緣，吹除渦流，促使氣流仍然能貼著彎曲的翼面流動。這樣，襟翼偏轉到相當大的角度，還不致於發生氣流分離，因而能顯著提高增升效果。當然，雙縫襟翼也會明顯增大阻力，因此這種襟翼在降落時效果更為明顯。

二戰期間，美國NACA(國家航空諮詢委員會)對各種複雜的增升裝置進行了大量的風洞試驗。通過對比，人們發現，採用雙縫襟冀加前緣襟翼的方式可以將普通升力面的升力係數從1.4提高到3.2以上。道格拉斯A-26就是世界上最早採用雙縫襟翼的飛機；而雙縫襟翼和前緣襟翼同時廣泛使用則是二戰以後的事情。今天大多數噴氣式運輸機都採用雙縫乃至三縫襟翼加前緣襟翼/縫翼的組合形式。

運20的三縫襟翼