基本介紹
- 中文名：前機身邊條
- 外文名：forebody-chine
- 定義：飛機機身前段的細長翼面
- 作用：改善航向穩定性
- 特點：機身兩側邊條對稱
- 學科：航空航天
簡介,前機身渦控制,可動前機身邊條,
簡介
附加在機身前部的細長翼面稱為前機身邊條。
圖1
前機身邊條是位於機身前部左右兩側，大致為等寬度的窄條翼面(見圖1)。在做有迎角的側滑時，前機身邊條所產生的側緣渦，影響機身前部的壓強分布，形成增大航向穩定性的側力，使航向穩定性在很大的迎角範圍內得到改善。此外，機身邊條如同一個位於主翼前方的細長翼，它的增升效率隨馬赫數的增大而增大，使從亞音速到超音速的氣動中心後移量減小，從而降低飛機的配平阻力。機身邊條和機翼邊條相似，也能引起俯仰力矩的非線性變化。另外，在增大大迎角下的航向靜穩定性的同時，它還會引起大迎角下航向的不穩定阻尼。
根據融合體的概念，有些飛機的機身邊條和機身前體融合往往為一體。
前機身渦控制
前機身渦控制的目的是系統地操縱前機身的渦，在大迎角傳統方向舵失效時產生可控的偏航力矩。前機身渦控制還能增加大迎角的航向靜穩定性，增大滾轉及偏航阻尼，防止進入偏離/尾旋。
圖2
而可動前機身邊條就是目前正在研究的前機身渦控制概念之一，另外還包括前機身吹氣和吸氣。圖2顯示了這些概念。
可動前機身邊條
在前機身上使用一對對稱的固定邊條可以產生一對對稱的渦，來抑制大迎角時自然渦的不對稱並消除相關側力，如圖3(a)所示。另一方面，使用單側的邊條可以系統的操縱前機身渦系，以受控方式產生具有很大力臂的側力，來滿足大迎角偏航控制的需求，如圖3(b)所示。
圖3
側力的大小取決於邊條的軸向和周向位置以及邊條的高度。邊條位置(軸向)越靠近機頭效率就越高，因為機頭是前機身渦系的發源地。
邊條的高度對側力的方向影響很大，要高於對其大小的影響。如果邊條高度低於一定的臨界值，它相當於邊界層激發裝置，在邊界層引起層流到湍流的轉捩。湍流邊界層在很大範圍內附著在機體表面，延緩了流動的分離。結果是，邊條上的渦更靠近機體。另一面由於沒有邊條，流動模式基本保持不變，渦遠離機體表面。因此，有邊條一側的吸力相對更高，產生了向這個方向的側力(見圖4(a))。要注意的是，這種類型的流動模式可能對流動雷諾數敏感。相反，如果邊條高度高於這個臨界值，它可能會促進邊條一側的流動分離，產生相反方向的側力，見圖4(b)。因為流動分離點幾乎固定在邊條位置，側力的方向也就總是固定的，不受雷諾數的影響。因此，為了確保側力的方向固定，應使用一個足夠高的邊條，使其總能夠產生流動分離，以產生反方向的側力。例如，圖4中，臨界邊條高度大約是前機身直徑的5%。
圖4
前機身邊條可以是固定或者可動的，如圖5所示。可動的前機身邊條好處是可伸縮，在小迎角不需要時可以收回到與前機身共形的狀態。基於這個概念，前機身兩側的邊條可以從共形位置獨立偏轉，產生所需要的偏航力矩。前機身邊條的另一個優點是作為一個偏航控制設備時產生的滾轉和俯仰力矩很小。這個優點使前機身邊條成為最有前途的過失速偏航控制概念，共形前機身邊條正在F-18飛機上進行飛行試驗。
圖5
飛機上使用前機身邊條的缺點是對前機身內的雷達可能會產生不利干擾。
