横流风扇在航空中的应用

横流风扇早在1893年就被人申请了专利,但早期由于其效率太低,在很长的一段历史时期中都没被人重视,随着技术的发展,横流风扇得到了技术上的改善后,其渐渐进入了大众的视野并被人所熟知。渐渐的,其也引起了航空工业的注意,并被研究是否可以用来替代常规的风扇用于推进系统。

 
 


技术介绍

       横流风扇可以嵌入到机翼的内部,在起到推力的同时,还可以起到了边界层吞吸的作用,减缓了气流分离的可能,示意图如下:

从上图中我们可以看到横流风扇的存在即使在大仰角情况下,气流依然能依附在机翼表面,避免了气流分离带来的一系列弊端。横流风扇还可以放置在机翼的前缘位置处,效果图如下:

 
 


优点

       将横流风扇内嵌到机翼中可以减少推进系统的阻力,同时和传统的直流风扇相比,横流风扇吹出来的风更具有方向性,这样,通过安装在合适的位置和角度上可以对机翼表面的气流进行比较精确的吹吸作用(使附面层内的气流进行加速),如上面提到的那样,可以在大迎角下避免气流分离,从而降低飞机受到的阻力。并且,研究表明,内嵌有横流风扇的机翼升力系数较大,适合短距离的起飞降落和降落。

 
 


技术风险

       虽然国外已有团队制作出了内嵌有横流风扇机翼的飞机模型并成功试飞,但真正用于实用阶段还需要克服不少技术难题。首先是机翼外形的选择,由于得内嵌横流风扇,机翼的厚度就不能太小,过厚的机翼不仅会带来阻力的增大同时也会导致重量和复杂度的增加。其次,横流风扇不能像直流风扇一样和涡轮同轴,由涡流驱动风扇转动,其目前看来只能停留在电力驱动的方式上,而纯电飞行的飞机又看起来过于遥远,这就意味着需要有附加动力装置来供电,所以,其比较适合大型的BWB布局(翼身融合布局)的飞机或其他较大翼展布局的飞机,通过少数几个燃气涡轮机来驱动横流风扇(参考MIT团队曾经提出的的HWB布局飞机的动力系统),且较大的翼展也十分适合横流风扇的摆放。

原文地址:https://www.cnblogs.com/sj2050/p/13413686.html