论文摘要：大型飞机起降构型动态地面效应数值研究

    大型飞机起飞着陆过程中气动性能将受到地面效应的影响：在地面滑跑阶段受到静态地面效应的影响，在起飞爬升初期和着落进近下滑到飘落过程中将受到动态地面效应的影响。因此，地面效应对于大型飞机的起降性能和安全性能至关重要。本文采用CFD方法研究二维翼型和三维机翼静态/动态地面效应的气动性能和流场特征,主要创新性结论如下所示：

    1.   揭示了不同迎角范围内单段翼型静态地面效应中的气动特性及流动机理。在负迎角范围内，翼型下翼面与地面之间形成收缩扩张通道，由于文丘里效应气流在该通道内先加速后减速，使得下翼面出现较大的吸力，形成负地面效应。在小迎角到大迎角范围内，翼型下翼面与地面之间形成收缩通道，由于地面的阻塞作用气流在该通道内减速增压，下翼面压力增大；同时地面的存在引起流线偏折角减小，翼型的有效迎角减小，导致上翼面压力增大。对于大迎角而言，随着离地高度降低，上翼面逆压梯度逐渐增大，因此流动分离现象更为严重。

    2.   提出了逐步演化方法，并将其应用于多段翼型静态地面效应研究。多段翼型静态地面效应受到如下四个因素影响。1）迎角效应：多段翼型的各段作为独立个体，其地效性能受迎角影响的规律如上述结论1所述；2）弯度效应：前缘缝翼和后缘襟翼均会增大翼型的有效弯度，弯度增大一方面加强了地效中有效迎角减小效应，使得上翼面压强增大更加显著，另一方面限制了地效中下翼面压增的能力，使得下翼面增升效果减弱；3）缝道效应：地效中缝道内流速降低压力增大，下翼面的高压流动向上翼面传递，此外，前缘缝翼处凹角涡的尺寸会随着离地高度和迎角变化，进一步影响缝道内的流动，从而改变主翼段前缘吸力峰值；4）偏角效应：改变前缘缝翼和后缘襟翼偏角会影响上述三种效应，产生三种效应的叠加结果。

    3.   揭示了多段翼型和多段机翼着陆动态地面效应过程中三个典型阶段内的主控因素。在第I阶段，动态/静态地面效应中的升力均不随高度减小发生变化，主控流动因素为下沉速度引起的迎角修正效应；在第II阶段，动态/静态地面效应中的升力均随高度降低而减小，且两者几乎重合，升力减小的主控流动因素为静态地面效应；在第III阶段，动态/静态地面效应中的升力均随高度降低而减小，且动态升力明显高于静态升力，造成这种的差异的主控流动因素为压缩功效应。

    4.   获得了多段机翼着陆动态地面效应过程中翼尖涡的变化规律。在静态地效中，地面的镜像作用增强导致翼尖涡沿着展向外移，同时由于翼尖涡与地面之间距离很小，因此在地面上诱导出二次涡，在二次涡的诱导作用下，翼尖涡沿着纵向上升；在动态地效中，由于翼尖涡运动的迟滞效应（即翼尖涡沿着纵向的下沉速度小于机翼的速度），导致在相同的离地高度下，翼尖涡在纵向方向上要明显高于静态地效，因此没有在地面上诱导出二次涡；由于动态地效中翼尖涡距离地面较远，受到地面镜像的影响较小，因此其在展向方向上位于静态翼尖涡的内侧。

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