高升力预测技术：破解运输飞机高升力难题

　　在经过几十年的研究后，如何预测大型运输飞机的高升力特性仍然是个挑战。目前，即使采用最好的计算分析工具和风洞试验方法，得到的最大升力系数同真实飞行条件下仍然不同。

　　为此，航空界开展了大量的高升力研究活动，旨在更好地理解高升力现象并构建一个高质量的数据库，以验证数值计算工具、风洞试验方法的可靠性，最终提高计算方法和试验手段的准度。Hinva项目便是其中之一。

图：高升力系统流动特性的复杂对CFD计算模型提出了挑战

　　Hinva项目是德国宇航院和空客公司合作开展的“高升力飞行验证”项目，旨在利用CFD分析、风洞试验和飞行测试建立机翼和襟翼的性能数据库，设计可在更低进近速度下、在更短跑道降落、更加安静的高升力系统。Hinva项目已经进行了两次试飞。2015年1月6日，DLR在一架A320飞机进行的夜间测试飞行中首次使用了激光粒子图像测速（PIV）技术显示了高升力机翼的流态。

　　DLR的研究员拉尔夫·鲁德尼克2016年1月4日-8日在圣地亚哥举行的航宇科技大会上表示，“由于现代运输机高升力系统的复杂性，当前CFD工具的精度和可靠性并不足以获得准确的最大升力数据。”此外，即使在欧洲ETW（欧洲跨声速风洞）低温风洞进行的高雷诺数试验也无法准确模拟高升力特性，“Hinva项目的一个目标就是将ETW风洞试验测得的最大升力相比飞行条件下的误差降至2%以内。”

　　Hinva项目包括三部分内容，分别是两次飞行试验；在ETW风洞进行A320试验；以及CFD计算。第一次飞行试验已于2012年在图卢兹完成，主要进行了基础数据搜集，包括定常、非定常压力，流动转捩和机翼变形，巡航和着陆构型的流态显示。第二次飞行试验被分为两部分进行，第一部分就是在A320上利用PIV技术显示机翼流态，第二部分是使用三种不同的设备收集流动详细信息。

图：A320测试飞机机翼上的涡流在夜间飞行测试中利用激光粒子成像技术显现了出来（左边为翼梢）

　　DLR开发的飞行中使用的激光PIV技术无需使用合成粒子，可以利用在飞行中自然存在的水滴作为示踪粒子，解决了PIV技术中核心的粒子布撒和维持技术。在PIV试验中，DLR将A320研究试验机进行了改装，在机身内部机翼位置附近的一个舷窗后安装了一个激光片光器，在临近的舷窗处安装了两台高速照相机记录下了发动机短舱整流片脱出的尾涡和机翼边界层干扰的流态。

　　对于在ETW风洞进行的A320试验，研究人员在A320的机翼和襟翼上安装了测压管和横向移动探针以测量边界层速度型，安装热膜传感器测量表面摩擦力。
 

    私人飞机网 www.sirenji.com
    本文链接地址：高升力预测技术：破解运输飞机高升力难题