開裂式襟翼，也稱分裂式襟翼，像一塊薄板，緊貼於機翼後緣下表面並形成機翼的一部分。使用時放下(即向下旋轉)，在後緣與機翼之間形成一個低壓區，對機翼上表面的氣流有吸引作用，使氣流流速增大，從而增大了機翼上下表面的壓強差，使升力增大。除此之外，襟翼下放後增大了機翼翼型的彎度，同樣可提高升力。這種襟翼一般可把機翼的升力係數提高75%~85%。
基本介紹
- 中文名：開裂式襟翼
- 外文名：Cracking flap
- 又稱：分裂式襟翼
- 襟翼放下效果：可使翼型變彎、形成低壓
- 發展：微型後緣開裂式襟翼
- 發展型的基礎：格尼襟翼
襟翼,襟翼的發展和開裂式襟翼,微型後緣開裂式襟翼,背景,氣動原理,
襟翼
機翼的作用就是產生足夠的升力使飛機能飛上天空。如果機翼是一個整體的話，那么在機翼面積、翼型、展弦比確定的情況下，它的最大升力也就是確定不變的了。如果飛機的全部重量是50噸，機翼必須產生490千牛以上的升力才能飛起來。我們知道，機翼面積越大，升力越大；速度越大，升力也越大。換句話說就是：在升力一定的情況下，機翼面積越大，起飛速度可以越小；起飛速度越大，機翼面積可以越小。因此，為了把這50噸的飛機弄上天，我們可以採取這樣兩個辦法：一是選用面積較小的機翼，通過加大起飛速度使升力超過490千牛；二是使起飛速度保持在較低的值上，通過採用大面積機翼以產生490千牛以上的升力。
這兩個辦法行不行呢？第一個辦法機翼面積較小，飛機的結構重量就較輕，這是優點，但起飛速度大是很不利的，一方面要求機場跑道很長，這很不合算，對艦載飛機更是不利；另一方面，高滑跑速度對安全的威脅極大。第二個方法起飛速度低，有利於縮短滑跑距離，但當飛機起飛後速度增加，大面積機翼便成了累贅，不但重量大使載重量減少，而且會使阻力劇增，飛機的耗油量因此顯著增加。這種低速時升力小、高速時阻力大的問題稱為飛機的高低速矛盾。怎樣解決這一難題呢？這就要靠襟翼來實現。
襟翼的一個主要作用是協調這個矛盾，既不需要很大、很重的機翼，也能在較低的起飛著陸速度下產生足夠的升力，使載重、速度、阻力和油耗達到綜合性的最佳化。用整體一塊的方式設計機翼不能同時滿足大載重量、低起飛和著陸速度、低阻力和低耗油率的要求。由於襟翼具體作用是提高飛機起飛和著陸等低速階段的升力，因而統稱增升裝置。
襟翼為什麼能增加升力呢？在速度一定的情況下，提高升力的辦法主要有4種：一是改變機翼剖面形狀，增加翼型彎度；二是增加機翼面積；三是儘可能保持層流流動；四是在環繞機翼的氣流中，增加一股噴氣氣流。襟翼就是通過改變翼型彎度、增加機翼面積、保持層流流動而增加升力的。
這兩個辦法行不行呢？第一個辦法機翼面積較小，飛機的結構重量就較輕，這是優點，但起飛速度大是很不利的，一方面要求機場跑道很長，這很不合算，對艦載飛機更是不利；另一方面，高滑跑速度對安全的威脅極大。第二個方法起飛速度低，有利於縮短滑跑距離，但當飛機起飛後速度增加，大面積機翼便成了累贅，不但重量大使載重量減少，而且會使阻力劇增，飛機的耗油量因此顯著增加。這種低速時升力小、高速時阻力大的問題稱為飛機的高低速矛盾。怎樣解決這一難題呢？這就要靠襟翼來實現。
襟翼的一個主要作用是協調這個矛盾，既不需要很大、很重的機翼，也能在較低的起飛著陸速度下產生足夠的升力，使載重、速度、阻力和油耗達到綜合性的最佳化。用整體一塊的方式設計機翼不能同時滿足大載重量、低起飛和著陸速度、低阻力和低耗油率的要求。由於襟翼具體作用是提高飛機起飛和著陸等低速階段的升力，因而統稱增升裝置。
襟翼為什麼能增加升力呢？在速度一定的情況下，提高升力的辦法主要有4種：一是改變機翼剖面形狀，增加翼型彎度；二是增加機翼面積；三是儘可能保持層流流動；四是在環繞機翼的氣流中，增加一股噴氣氣流。襟翼就是通過改變翼型彎度、增加機翼面積、保持層流流動而增加升力的。
襟翼的發展和開裂式襟翼
襟翼概念出現得很早。第一次世界大戰前，由於飛機速度提高，要求飛機在低速時也能產生足夠的升力，於是有人開始了最簡單的後緣襟翼的試驗探索。
簡單襟翼就是機翼後緣的一部分。它可以彎曲，這樣就會改變機翼彎度，提高升力。不久，又出現了開裂式襟翼。當它放下時，一方面可使翼型變彎，一方面會在機翼後緣形成低壓，兩方面的效果都是增加了升力。通常，開裂式襟翼可使升力係數提高75%～85%。同時，開裂式襟翼還能增加阻力，對飛機安全、緩慢地著陸有利。
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。
簡單襟翼就是機翼後緣的一部分。它可以彎曲，這樣就會改變機翼彎度，提高升力。不久，又出現了開裂式襟翼。當它放下時，一方面可使翼型變彎，一方面會在機翼後緣形成低壓，兩方面的效果都是增加了升力。通常，開裂式襟翼可使升力係數提高75%～85%。同時，開裂式襟翼還能增加阻力，對飛機安全、緩慢地著陸有利。
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。
微型後緣開裂式襟翼
背景
1971年，美國一級方程式賽車手、設計師格尼(Gurney )發現，在賽車後翼板的後緣上安裝一塊與氣流方向成90度角的窄板，能增大汽車的下坐力，從而改善賽車的抓地力以及提高賽車的彎道速度。這就是著名的格尼襟翼。
原麥克唐納·道格拉斯公司對此通過風洞試驗進行了深人的研究。研究結果表明，格尼襟翼不僅適用於賽車，同樣也適用於飛機，所以麥道公司把這項技術套用於DC-10及其後繼型MD-11飛機上，後來甚至連一些直升機的水平尾翼上都安裝了這類格尼襟翼。只是套用于飛機上的格尼襟翼與汽車有所不同，飛機上的襟翼用於提高升力而非增加下坐力，所以需要安裝在機翼後緣下表面。
10年前，由德意志聯邦共和國經濟部支持的“增升概念”項目，在直角型的格尼襟翼的基礎上研製出了一種可調偏轉角度的多功能後緣襟翼，將其命名為“微型後緣設計”(Mini-TED )，實際上這是一種微型的後緣開裂式襟翼。
在另一個涵蓋多個學科的技術項目中，空中客車公司與EADS公司的研究中心聯合製造出了一系列與此類似的微型後緣開裂式襟翼，並對其進行了試驗和結構分析。
這些襟翼片以碳纖維複合材料製成，一般寬度為9-15厘米，被安裝在後緣襟翼後緣下表面的邊緣位置。
氣動原理
當這種微型後緣開裂式襟翼在飛行中被打開後，流過微型襟翼後的氣流會產生兩個互相反向旋轉的渦流，形成一個吸力區，吸引機翼上表面的氣流向下偏轉，從而產生更大的升力。
由於這種微型襟翼尺寸很小，又設定在機翼的後緣，不會擾動整個機翼上表面的流場，所以幾乎不會產生負面影響，並具有多種功能。
首先，微型後緣開裂式襟翼能有效增大臨界迎角，延遲飛機失速的出現，從而增加了飛機進近著陸時後緣襟翼的升力，可以使飛機以更陡峭的進近角著陸，而在飛機起飛時，通過微型後緣開裂式襟翼可獲得的相對更大升力，有助於飛機更快地離地。另一方面，由於飛機可以以更陡峭的進近角著陸，還能有效減少飛機在著陸過程中流場對低空的擾動區，也就是減少了噪聲影響區。
微型後緣開裂式襟翼會產生一些阻力，但量級仍在可接受的範圍內，而且在飛機進近著陸的過程中，該阻力還有助於飛機的進近著陸。其次，當飛機高速巡航飛行的時候，微型後緣開裂式襟翼同樣能起到改善作用，因為機翼的強度設計(間接影響到機翼的重量)，部分取決於由大氣湍流引起的應力，而微型後緣開裂式襟翼可自動通過偏轉減輕湍流的影響。
當飛機遇到湍流流場時，通過飛行控制系統與湍流感測器相連的微型後緣開裂式襟翼能快速地向下偏轉，根據湍流的大小和分布自動調整整個翼展的升力分布，從而減輕突風引起的載荷。所以如果在翼型設計階段就將微型襟翼所能產生的這些效果考慮進去的話，機翼將有可能被設計得更輕。
此外，當飛機以接近馬赫數1的速度飛行時，機翼上表面會由於激波的形成產生局部的超聲速氣流區，進而增大了飛行阻力。而通過打開微型後緣開裂式襟翼，可以有選擇地調整升力分布，有效控制激波的形成，減小了阻力。這樣一來，飛機不僅可以變得更輕、飛行阻力也更小了，也就意味著可節省更多的航油，降低運行成本，同時還能減少氣物的排放。
