NASA完成起落架和襟翼降噪飛行試驗

2020-12-04 看航空

在ACTE項目下,研究人員用地面可調的柔性襟翼替換了GIII的機械襟翼

包含成千上萬個小孔的起落架整流罩可降低壓差,從而減小噪聲

中國航空報訊:NASA在4月底完成了在加州阿姆斯特朗飛行研究中心進行的改裝灣流GⅢ飛機降噪飛行測試,此項研究將為未來商用和公務飛機應用新的降噪技術鋪平道路。NASA目前正在進行試驗數據分析。

這項試驗的結束意味著一個為期4年的氣動研究項目「自適應柔性後緣」(ACTE)的完成。該項目最初是研究自適應變形襟翼的氣動效率。2014~2015年,NASA對ACTE進行了氣動效率方面的飛行測試。近兩年,NASA還研究了該變形襟翼潛在的降噪方面收益,同時還研究了起落架的降噪設計並進行了飛行試驗。

作為NASA和AFRL(美國空軍研究試驗室)共同醞釀的第一個聯合研究項目,ACTE(由密西根州柔性系統公司開發)瞄準提高氣動效率和降低機場區域飛機起降噪聲開展研究。在初始試飛階段,NASA將其灣流GⅢ亞聲速研究飛機測試平臺(SCRAT)上的機翼後緣傳統襟翼替換為無縫、可扭轉的ACTE襟翼。2017年,飛行試驗進入第二階段(ACTEⅡ),主要研究在更高巡航速度的情況下(Ma0.85)柔性襟翼的強度以及阻力特性。該項目也首次測試了襟翼扭轉對飛機載荷分布的影響。儘管沒有在飛行中調整ACTE襟翼偏角,只採用了固定襟翼偏角飛行,但氣動載荷也通過外翼傳遞到了內翼。

為實現扭轉變形襟翼構型,第二階段測試中工程人員將襟翼外段和內段按相反角度偏轉,內側襟翼的偏角為下偏2.5°,同時外側襟翼上偏2.5°。研究人員表示對於最嚴重的陣風載荷減輕情況,通過改變載荷、從而改變升力中心的位置,有可能降低結構強度需求,最終降低機翼重量。ACTE飛行測試的速度和高度限制為463千米/時、6096米。無縫的ACTE襟翼也降低了機翼尾渦的能量,從而可能降低飛機進近或爬升過程中的噪聲。ACTE襟翼的最終測試於2017年11月完成,同時還進行了專門設計的主起落架支柱多孔整流罩和輪艙空腔填充技術的測試。

起落架降噪裝置為布有上千個小孔的整流罩,這些小孔大概佔據了30%的整流罩面積,它們有助於降低主支柱周圍流場的壓差,從而降低噪聲。SCRAT飛機工程經理凱文·維納特表示:「最近我們將ACTE襟翼從灣流GⅢ測試飛機上卸下,裝上了原來的機械襟翼,在今年春天進行了單獨起落架降噪的飛行試驗,從而我們可以進行更好的對比。」

初始的噪聲測試是在由NASA蘭利研究中心開發的76米直徑麥克風陣列上方進行。該陣列包含185個麥克風,按照12個懸臂的布局布置在羅傑斯幹湖上。但是,擔心冬季雨水給麥克風陣列帶來的潛在破壞,NASA將麥克風陣列的布置地點放在了目前處於廢棄狀態的、愛德華茲空軍基地北部輔助基地的跑道上。維納特表示:「我們還使用了第二架飛機——一架標準生產型的灣流Ⅲ作為校準使用。」安裝原始襟翼和多孔起落架整流罩的SCRAT飛機大約400次飛越麥克風陣列上方。為了儘可能降低機體產生的噪聲,飛機的進近採取了特殊的方式,發動機處於慢車狀態,將襟翼偏轉到最大的39度,進行陡峭進近。這對飛行員的控制技術提出了挑戰,飛行員需在107米高度、橫向和垂直精度±15米情況下開啟進近過程。

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