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王元元

2018-06-25 | 聚焦

NASA完成起落架和襟翼降噪飞行试验

据美国《航空周刊》网站2018年6月19日刊文,NASA在4月底完成了在加州阿姆斯特朗飞行研究中心进行的改装湾流GIII飞机降噪飞行测试,此项研究将为未来商用和公务飞机应用新的降噪技术铺平道路。NASA目前正在进行试验数据分析。

这项试验的结束意味着一个为期4年的气动研究项目“自适应柔性后缘(ACTE)”的完成。该项目最初是研究自适应变形襟翼的气动效率。2014-2015年,NASA对ACTE进行了气动效率方面的飞行测试。近两年,NASA还研究了该变形襟翼潜在的降噪方面收益,同时还研究了起落架的降噪设计并进行了飞行试验。

作为NASA和AFRL(美国空军研究试验室)共同酝酿的第一个联合研究项目,ACTE(由密歇根州柔性系统公司开发)瞄准提高气动效率和降低机场区域飞机起降噪声开展研究。在初始试飞阶段,NSAS将其湾流GIII亚声速研究飞机测试平台(SCRAT)上的机翼后缘传统襟翼替换为无缝、可扭转的ACTE襟翼。2017年,飞行试验进入第二阶段(ACTE II),主要研究在更高巡航速度的情况下(Ma0.85)柔性襟翼的强度以及阻力特性。该项目也首次测试了襟翼扭转对飞机载荷分布的影响。尽管没有在飞行中调整ACTE襟翼偏角,只采用了固定襟翼偏角飞行,但气动载荷也通过外翼传递到了内翼。

安装了起落架多孔整流罩和无缝后缘襟翼的NASA湾流GIII试验机飞过加州爱德华兹空军基地上的麦克风阵列

为实现扭转变形襟翼构型,第二阶段测试中工程人员将襟翼外段和内段按相反角度偏转,内侧襟翼的偏角为下偏2.5°,同时外侧襟翼上偏2.5°。研究人员表示对于最严重的阵风载荷减轻情况,通过改变载荷、从而改变升力中心的位置,有可能降低结构强度需求,最终降低机翼重量。ACTE飞行测试的速度和高度限制为463公里/小时、6096米。无缝的ACTE襟翼也降低了机翼尾涡的能量,从而可能降低飞机进近或爬升过程中的噪声。ACTE襟翼的最终测试于2017年11月完成,同时还进行了专门设计的主起落架支柱多孔整流罩和轮舱空腔填充技术的测试。

在ACTE项目下,研究人员用地面可调的柔性襟翼替换了GIII的机械襟翼

起落架降噪装置为布有上千个小孔的整流罩,这些小孔大概占据了30%的整流罩面积,它们有助于降低主支柱周围流场的压差,从而降低噪声。SCRAT飞机工程经理凯文·维纳特表示:“最近我们将ACTE襟翼从湾流GIII测试飞机上卸下,装上了原来的机械襟翼,在今年春天进行了单独起落架降噪的飞行试验,从而我们可以进行更好的对比。”

包含成千上万个小孔的起落架整流罩可降低压差,从而减小噪声

初始的噪声测试是在由NASA兰利研究中心开发的76米直径麦克风阵列上方进行。该阵列包含185个麦克风,按照12个悬臂的布局布置在罗杰斯干湖上。但是,担心冬季雨水给麦克风阵列带来的潜在破坏,NASA将麦克风阵列的布置地点放在了目前处于废弃状态的、爱德华兹空军基地北部辅助基地的跑道上。维纳特表示:“我们还使用了第二架飞机——一架标准生产型的湾流III作为校准使用。”安装原始襟翼和多孔起落架整流罩的SCRAT飞机大约400次飞越麦克风阵列上方。为了尽可能降低机体产生的噪声,飞机的进近采取了特殊的方式,发动机处于慢车状态,将襟翼偏转到最大的39度,进行陡峭进近。这对飞行员的控制技术提出了挑战,飞行员需在107米高度、横向和垂直精度±15米情况下开启进近过程。

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