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来自研究机构

打开推进和气流之间的通信线路带来了新的问题

日期:
2018年10月11日
来源:
伊利诺伊大学工程学院
简介:
在更省油的飞机跑道上,正在探索的一种替代推进方案是一组电力管道风扇。风扇分布在整个翼展或集成到机翼。研究人员对风扇,特别是风扇在飞机上的精确位置如何影响推进力和机翼周围气流之间的交叉对话有了新的认识。
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在更省油的飞机跑道上,正在探索的一种替代推进方案是一组电力管道风扇。风扇分布在整个翼展或集成到机翼。伊利诺伊大学的研究人员对风扇,特别是风扇在飞机上的精确位置如何影响推进力和机翼周围气流之间的交叉对话有了新的认识。

在大多数商用飞机中,发动机与机翼系统的其余部分是隔离的。它们不是嵌在机翼中,也不是更靠近机翼表面,而是悬挂在机翼下方。这样做的部分原因是为了减少交叉耦合的影响,即发动机的转速和飞机机翼的气流特性之间的交叉通信。

伊利诺伊大学工程学院航空航天工程系助理教授菲利普·安塞尔(Phillip Ansell)表示:“如果我们允许这两个系统相互通信,那么机翼和推进器之间的流场的复杂性就会大大增加,这也会大大改变性能。”“我们采用了两个子系统——推进系统和空气动力学系统——我们已经说过,这些子系统并不是孤立的。这些现在是一回事了。”

安塞尔和他在伊利诺伊大学的研究生Aaron Perry以及Rolling Hills研究公司的Michael Kerho一起进行了这项研究,目的是在基本层面上了解这些相互作用是什么,以及管道风扇系统和机翼之间的耦合如何改变空气动力学行为以及整体升力、阻力和俯仰力矩特性。

“如果我们将推进器(在这种情况下是风扇)集成到机翼中,我们可以通过将穿过机翼表面的低速空气吸入推进器来提高飞机的推进效率。但如何用一种聪明的方式做到这一点是一项挑战。”

该研究项目是在实验中使用3D打印翼型模型进行的,翼型是机翼的横截面,安装在亚音速风洞内。“我们有一个模型与管道风扇安装在机翼的后缘。气流穿过上部表面,然后进入风扇,”安塞尔说。

他说,对安装在机翼顶部的导管风扇的节流阀的操纵为机翼的空气动力学行为提供了巨大的变化。

“我们可以调整油门,使风扇旋转得更快或更慢,这样我就有了一个高速喷气机,它从后部出来,通过一种被称为超循环的现象来大幅提升飞机。它还改变了表面的流动。”“我在表面上有一些小的流动区域,叫做边界层。每当我加大油门,把空气拉进推进器时,边界层就变薄了。它改变了整个翼型本身的压力分布。有一些复杂的事情正在发生。风扇转速对较大翼型的空气动力学影响很大。”

安塞尔说,这项研究提供了一种新的方式来理解整个飞机系统和推进系统之间的对话。这不仅仅是增加油门来产生更大的推力,并产生一个力,通过风扇的方向轴。

安塞尔说:“这不是那么简单,因为它也改变了机翼上的气流。”“风扇末端的不同方向改变了机翼截面的性能以及压力分布,因为它改变了局部的流动质量特性。我们现在已经对它进行了量化并且可以理解它的一些方面。

“我们能够进行测量,以更好地了解耦合特性的变化。之前我们知道,如果我们加大风扇的油门,就会产生指向某个方向的推力矢量。现在我们知道它也会改变我的局部机翼空气动力学。”

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故事来源:

材料所提供的伊利诺伊大学工程学院注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Aaron T. Perry, Phillip J. Ansell, Michael Kerho。分布式推进系统中航空推进与推进器交叉耦合效应飞机杂志, 2018 doi:10.2514/6.2018 -2051
  2. Aaron T. Perry, Phillip J. Ansell, Michael Kerho。分布式推进系统中航空推进与推进器交叉耦合效应飞机杂志, 2018 doi:10.2514/6.2018 -2051

引用此页

伊利诺伊大学工程学院。“打开推进和气流之间的通信线路带来了新的问题。”《科学日报》。科学日报,2018年10月11日。< www.koonmotors.com/releases/2018/10/181011133405.htm >。
伊利诺伊大学工程学院。(2018年10月11日)打开推进和气流之间的通信线路带来了新的问题。《科学日报》.2023年6月14日检索自www.koonmotors.com/releases/2018/10/181011133405.htm
伊利诺伊大学工程学院。“打开推进和气流之间的通信线路带来了新的问题。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2018/10/181011133405.htm(2023年6月14日访问)。

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