空客飞机后尾迹涡流的测量

实验布置

       在C-Wake研究计划中,使用Airbus A340(该飞机已经投入使用多年)的水下模型在Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt (HSVA)的船模实验池中进行了一些实验。

       该模型的翼展为1.2m(比例为1:48),被悬挂在水面以下1m深处。通过流线型支柱安装在车架上,该模型以3m/s的速度被拖曳通过80m长5m宽的船模实验池,是一个通常用于海军研究的设施。在沿着水箱具有稳定测试条件的位置,使用来自Dantec Dynamics 定制设计的粒子成像测速仪测量系统测量流场随时间的发展。测量平面的尺寸为0.44m×0.61m。

      当飞机模型通过测量装置时,摄像机和片光源都开始缓慢向下移动以跟踪其向下运动的涡流。结果如上图所示。

该图片显示了给出涡度参数的涡流路径和涡流结构的投影。涡流强度的测量值是从运行期间获得的150个帧中的每一个流场计算的。整合涡度产生“循环”,这是表征涡旋的更常见的参数

Airbus 340 模型安装在一个流线型位移机构上

       在起飞和降落期间,在飞机后面产生强大的涡流,是由机翼的上表面和下表面之间的压力差引起的。升力产生过程导致沿着尾缘形成涡流层,由于其不稳定的特性,最终在机翼的每一侧上卷起成为单个涡,从而形成一对反向旋转的涡流。

       在起飞和降落时,涡流特别强:因为飞行速度很低,所以飞机升力系数相当高。

       虽然发现涡流非常缓慢地耗散,但还是测量到了涡流中的高切向速度,甚至在飞机后面几公里处也是如此。

       这些漩涡对后面的飞机产生了危险。这在飞机成一列纵队接近同一跑道进行着陆期间尤为危险。为保证飞行期间的最大安全性,飞行员必须严格遵守着陆飞机之间经过验证的安全间距。

       来自飞机模型和实际飞机涡流的调查研究是欧洲C-Wake项目的主要目标(C为“表征”和“控制”)。另一个目标是通过控制它们来更快地搜索破坏涡流的方法。

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