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运20如何增加载荷及航程 除换航发外还可这样改进
www.wforum.com | 2017-07-18 21:18:13  世界军事网 | 0条评论 | 查看/发表评论

  近日,航空报载文报道了航空工业西安飞机公司先进人物的事迹,其中提到“某型机翼尖修型”这个项目,可能是为运-20装备翼梢小翼,以提高飞机载荷和航程性能。

  西安飞机公司目前正在生产三种飞机,运-20、轰-6K和歼轰-7,其中歼轰-7已经或者即将停产,轰-6系列已经采用低阻翼尖,都不需要改进,只有运-20刚刚列装部队,有必要进行一步升级和提高。

  从轰炸机及运输机发展来看,翼尖改进一个主要措施就是加装翼梢小翼,所以笔者推测运-20此次翼尖改进有可能加装翼梢小翼,以降低飞机阻力,提高飞机航程和载荷性能。

  机翼翼尖涡存在增加了飞机的诱导阻力,这里可以看出翼尖涡形成的气流

  我们知道,机翼翼尖存在翼尖涡,它是飞机阻力一个重要来源,当机翼下面气流向上表面的时候,在翼尖这里会被干扰和阻挡,形成翼尖涡,由于翼尖涡存在会对机翼表面气流造成干扰,造成气流提前分离,从而增加飞机诱导阻力,对于轰炸机、运输机和客机来说,可以说影响甚大,这是因为这些飞机飞行包线比较狭窄,主要在高亚音速范围之内,在这个局域之内诱导阻力是飞机阻力主要来源之一,占据了总阻力30%左右,对于飞机来说,阻力增加意味着速度降低、航程减少、起降性能变差,在这种情况下,翼梢小翼就出现。

  民用客机普遍采用了翼梢小翼来降低阻力

  翼梢小翼原理非常原因,结构也比较简单

  翼梢小翼原理非常简单,就是在机翼翼尖垂直安装一个小机翼,由于这个机翼存在阻挡了翼尖涡对机翼表面气流的干扰,从而减少了飞机诱导阻力,另外这个小翼本身也是一个机翼,自己也会有翼尖涡产生,由于安装方向与机翼相反,(小翼是垂直、机翼是水平安装),所以翼尖涡方向与机翼相反,可以对机翼翼尖涡产生干扰,进一步降低飞机诱导阻力,根据国内外研究资料表明,安装翼梢小翼之后,飞机诱导阻力会下降15%,总阻力会下降7%左右,相应航程就会增加7%左右,可谓效果明显。

  翼梢小翼其他优点包括结构简单,成本和费用也比较低,可以直接在飞机上进行换装,不需要对飞机做太大改动,所以现在民航客机普遍采用翼梢小翼,以降低阻力,提高飞机航程和载荷,改善飞机经济性,例如A320客机换装新型翼梢小翼之后,油耗降低5%,航程增加200公里左右或者载荷增加500公斤,这对于航空公司来说是非常有吸引力的。

  翼梢小翼已经开始向融合式发展

  不过翼梢小翼也有自己缺点,它本身也会增加飞机零升阻力,并且对机翼强度也会影响,从而增加飞机重量,当然它的优点还是主要,所以现代民航客机普遍加装了翼梢小翼。

  从西安飞机公司此前技术发展来看,一直比较重视改善机翼翼尖改进,以降低翼尖涡对机翼干扰,降低诱导阻力,早在上世纪70年代,西安飞机公司就为轰-6研制了低阻翼尖,它通过优化翼尖气动外形来改善翼尖附近流场,降低阻力,改善油耗,从而增加飞机航程,在采用低阻翼尖之后,轰-6航程增加了350公里。进入80年代之后,西安飞机公司在改进运7-100客机的时候,又首次引入了翼梢小翼,以增加飞机航程,运7-100客机研制成功并且投入实用表明中国已经掌握了翼梢小翼技术,进入新世纪中国在ARJ-21、C-919客机上面配备了翼梢小翼,其中C-919客机还采用了新一代融合式小翼

  轰6通过采用低阻力翼尖提高飞机航程

  采用翼梢小翼的ARJ-21客机

  采用融合式翼梢小翼的C919客机

  不过西安飞机公司在研制运-20的时候,并没有采用翼梢小翼技术,主要可能是考虑降低研制难度、加快研制进度,运-20是中国第一种大型军用喷气式运输机,为了提高飞机性能,采用了超临界机翼,这是中国军用运输机第一次采用这种先进机翼,如果加装翼梢小翼,还需要对翼梢小翼和机翼之间协调关系进行攻关,显然会增加飞机设计难度,这两种发动机推力对地运-20来说并不算充裕,所以对于重量控制应该比较敏感,综合这些因素,运-20在早期状态没有加装翼梢小翼也是可以理解的。

  现在国产涡扇20研制已经进入尾声,它是运-20配套发动机,将会替代这两种发动机,由于发动机推力增加,运-20最大起飞重量也会增加,这样就会加装翼梢小翼提供了空间,结合发动机换装,也可以为飞机加装翼梢小翼,进一步提高飞机航程和载荷。

  在不久的将来我们可能就会看到换装涡扇20、加装翼梢小翼的运-20运输机,飞机航程和载荷性能更好。

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