研究表明, 在机翼上表面使用吸气设备进行合理的流动控制可以延缓转捩的发生, 从而有效地减小跨声速飞行阻力.

这项名为《翼面吸气混合层流控制的数值研究》研究论文发表于《中国科学: 物理学 力学 天文学》2014年44卷第9期,  通过数值模拟计算了翼面吸气对机翼阻力的影响, 由清华大学航天航空学院张驰宇、肖志祥和中航工业第一飞机设计研究院的邓一菊等撰写.

对飞机而言, 阻力的减小意味着更低的燃油消耗和更远的航程. 由于转捩而产生湍流产生了飞行过程中大部分阻力, 因此保持尽可能大的层流区域是减阻的重要途径. 一种有效的方法为通过在机翼上表面吸气来获得更多的层流区域. 虽然这种方法的有效性已经得到了证实, 但是对于具体的某种机翼来说, 在什么位置吸气、吸气量多少都是需要研究的问题.

研究通过数值模拟计算了某种翼型的吸气表现, 通过控制变量得到了吸气量和吸气位置对转捩延迟效果的影响, 如图1. 研究表明, 通过合理的吸气量以及吸气位置的选择机翼上表面转捩位置最多可以向后推迟机翼弦长的15%～20%.

图1  吸气量和吸气位置与转捩位置的关系. (a) 吸气量与转捩位置; (b) 吸气位置与转捩位置

此外, 该研究还计算了机翼前缘结冰时吸气控制的效果. 计算结果表明, 虽然在某些结冰情况下吸气控制仍然有一定的效果, 总体来说结冰对于吸气控制仍然危害很大, 需要及时预防.

图2  霜冰翼型网格及吸气后的干净和霜冰摩阻对比

该研究结果对于翼面吸气控制的设计具有一定参考价值.

原文链接：张驰宇, 肖志祥, 邓一菊. 翼面吸气混合层流控制的数值研究. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2014, 44(9): 944–954