基本介紹
- 中文名：機翼邊條
- 外文名：Strake
- 所屬領域：航空航天
- 類型：飛機布局設計一種
- 作用：提高大迎角升力
- 影響因素：邊條寬度、長度、幾何外形
作用,影響因素,邊條寬度影響,邊條長度影響,邊條幾何外形的影響,外形設計,壓力分布和流態,
作用
機翼邊條能夠減輕機翼分離，自然對提高抖振邊界有利。在M<0.9時，邊條可以提高抖振開始的升力係數，M數低時效果更明顯。在超過抖振開始的迎角以後，邊條可以顯著降低抖振的強度．這樣可以使機動能更多的進入到抖振範圍以內。
邊條機翼加上前緣縫翼和後緣襟翼以後，還可以進一步提高抖振開始的升力係數。在M>0.7以後，這種效果特別明顯，但它同時增大抖振強度。
總之，抖振是由於氣流分離引起的，這包括跨音速激波誘導分離，因此除上述的例子以外，所有能改善氣流分離或者能減輕激波強度的措施，如翼刀、機翼前緣鋸齒或齒口、渦流發生器等都可能推遲和減輕抖振。當然，這些措施要根據布局的具體情況去選擇，才能緇到最佳的效果。一般來說，在飛機設計過程中，特別在方案設計階段，改善抖振特性應與提 高大迎角性能一起考慮，它們的基本要求是相同的。
邊條的有利作用，一方面來自前緣渦產生的渦升力，同時邊條翼與機翼的有利干擾，推遲機翼分離的發生和發展也起著重要的作用。因此希望邊條渦的強度大、穩定性好。雖然，邊條翼有各自不同的外形。但它類似於細長機翼，為了增加渦的強度和推遲它的破裂，需要儘可能地加大機翼的後掠角。對於直線前緣邊條，其前緣後掠角最好不小於70°～75°。
當邊條與機翼結合以後，邊條渦的破裂還與機翼的參數和形態有關。假如機翼上有比較大的逆壓梯度，會導致邊條渦的提前破裂。
影響因素
邊條寬度影響
顯然，增加邊條的寬度對提高大迎角的升力有好處，主要的原因是邊條面積增大。對於這種布局的飛機方案，機翼有二個最大升力，一個為邊條渦在機翼後緣破裂時的升力，稱之為失速升力係數；第二個為最大升力係數，此時邊條渦的破裂位置已前移到靠近機翼前緣，機翼基本全部分離。加大邊條寬度提高了邊條渦的強度，因此使邊條渦破裂和向前發展較為緩慢。
邊條長度影響
總的來說，加大邊條長度可以提高邊條大迎角的渦升力。當失速迎角小於20°時，邊條長度變化對升力無明顯影響，當失速迎角大於20°時對升力的影響比寬度變化更為明顯。
由此可見對直線邊條，增升能力取決兩個因素，一個是邊條面積，4個是邊條的長細比或後掠角。
邊條幾何外形的影響
研究表明，邊條並不增大升力線斜率，而只是提高大迎角時的升力，它不但提高了飛機的機動性，而且對低空突防有好處，減小突風的影響。相對於無邊條的基本機翼，邊條提高百分比為：邊條I-24%，邊條Ⅱ-54%，邊條Ⅲ-99%。邊條展長的增大(亦即面積的增大)對提高大迎角時的升力有明顯好處。
邊條也改善了大迎角範圍的極曲線，擴大可使用的升力範圍，減小大升力係數時的阻力，因為有邊條和無邊條相比，或大邊條與小邊條相比，機動的迎角要小得多。
外形設計
(1)設計方法。邊條的外形設計有兩種方法即經驗方法和理論方法。
(2)邊條外形對渦破裂位置的影響：
1)邊條渦在機翼後緣破裂的迎角(渦破裂不影響機翼流場時迎角的大小)；
2)邊條渦破裂後的發展(渦破裂在機翼上表面前移的速度)。
(3)面積變化。對三種不同面積的邊條研究結果表明：面積小的邊條渦的強度較低，旋渦在機翼後緣破裂的迎角也較小；而且在相同的迎角下，其破裂位置更靠前，三種邊條渦的外形相似，它們的渦破裂特性基本相同。在a≈40°時，渦的破裂位置對每種邊條均在邊條根弦的1/3左右(從邊條頂尖算起)。
(4)長細比變化。在戰鬥機設計時，邊條展長的選擇還受其他因素的影響。因此在邊條相對半展長受限制時，改變邊條長細比是一個辦法，但改變長細比的同時也帶來邊條面積的變化。邊條長細比減小導致旋渦在機翼後緣破裂的迎角也較小和旋渦破裂位置前移。當然這不完全是長細比的影響，還包括面積減小的影響。研究對比結果表明，邊條長細比是影響邊條氣動性能的一個重要參數，所以長細比較大些好。
(5)外形的影響。邊條外形的不同會帶來旋渦強度的變化和破裂點位置的差異，試驗研究的結果表明，流線形的邊條對旋渦的特性有好處。
1)目前，邊條翼理論設計方法尚不是一種完善的方法，用三維位流計算的邊條/機翼/機身組合體大迎角特性也不夠準確。可以利用理論方法給定不同參數計算出大量各種不同外形的邊條，經過初步分析篩選後，選用較好的邊條，再進行水洞和風洞實驗，可以減小實驗的工作量。
2)根據風洞實驗和水洞實驗的相關性研究，用水洞測出的旋渦特徵參數對不同邊條進行相對比較，結果是可信的。由於水洞實驗更為簡便，在水洞中進行篩選實驗更為經濟。
3)影響邊條性能最主要參數是面積，其次是邊條的長細比，要得到好的邊條性能，首先要有一定大小的邊條面積，在面積確定後要選用較大的長細比的邊條。
4)可在一種面積比較大的性能較好的邊條基礎上，用不同的修形方法減小面積，可能在a<30°的範圍內，得到性能相近或更好的邊條。在a>30°的大迎角範圍內主要取決於邊條面積。
5)尖拱形邊條比反彎形邊條的性能好。
壓力分布和流態
細長三角邊條翼與大後掠角三角機翼的流態相似，在不大的迎角時，機翼下表面的高壓氣流繞過前緣流向負壓的上表面引起前緣分離，分離氣流在上表面形成旋渦，這是一種穩定的旋渦流動，渦的強度隨迎角而增大，渦的大小隨著流動向後面逐漸增大，形成一條旋渦。邊條渦流經機翼表面，對機翼上表面的流動產生影響。受旋渦高速旋轉氣流的影響，旋渦下面的機翼表面流速增大、壓力降低、升力增大。同時，強烈的旋渦也控制了機翼表面的側向流動，增加附面層的能量，因而也有減輕機翼氣流分離的作用，對增加升力和降低阻力都有好處。
在流態方面：在低速和跨、超聲速時進行油流實驗的表面流譜來分析邊條機翼流動形態，並通過與無邊條的機翼流譜對比，進一步了解邊條對機翼干擾的機理。油流流譜表示貼近機翼表面的流動方向。綜合壓力分布和流態的分析可以看出，邊條在大迎角的增升作用除了邊條本身的升力以外，主要是邊條渦提高機翼的吸力，增加機翼外翼區附面層的能量，緩和機翼的分離。邊條渦與機翼渦的相互干擾增加了渦系的強度，推遲渦的破裂，進一步提高邊條在大迎角時的增升效果。
