飞机位于螺旋桨之后并处于滑流之中的部件受滑流的影响表现为来流发生改变。此时来流不再是流线平行的均匀流,压强分布(以及随之升力、阻力和俯仰力矩)可能与这些部件处于滑流之外时有很大的不同。根据动量理论,可以建立用一个加载盘代表螺旋桨的螺旋桨滑流简化模型。该模型不计滑流的旋转,假定轴向速度沿滑流剖面均布,考虑了滑流收缩。机翼被滑流覆盖的部分比机翼上邻近的部分承受更高的动压,产生更大的升力。 机翼被滑流覆盖部分平均动压的增加
在实际流动中,机翼升力不仅受滑流中动压升高的影响,也受滑流旋转的影响。后者使机翼被滑流覆盖部分的当地迎角发生变化。在螺旋桨轴线的一侧气流向下运动,当地迎角减小。这就抵消了动压升高对这部分机翼升力的作用。在螺旋桨轴线的另一侧,滑流旋转使当地迎角增大,与增大的动压共同产生展向压强分布中的峰值。[2]
螺旋桨飞机动力模拟试验就是研究螺旋桨滑流对飞行器空气动力特性影响的试验。螺旋桨对飞机稳定性和操纵性的影响可以分为直接影响和间接影响。直接影响主要指螺旋桨的拉力和扭矩等所产生的影响,这部分影响通常可以用分析计算的方法得到。间接影响是指滑流影响,是螺旋桨滑流与飞机各部件的相互作用引起的,它使飞机升力增大、下洗变化、舵面效率改变、操纵性和稳定性都受到影响。由于螺旋桨与飞机其他部件的流动干扰复杂,要给出滑流对飞机气动特性影响的可靠数据,必须进行螺旋桨飞机的模型带动力的风洞试验。
螺旋桨飞机动力模拟试验在有些风洞已采用多天平测量技术,即在模型机身内安装六分量天平测量带动力的全机气动特性的同时,还在模型发动机短舱内安装天平测量各个螺旋桨随不同飞行状态的气动特性变化。[3]
螺旋桨后拖出的高速螺旋状滑流改变了机翼的原有流态:由于螺旋桨给气流注入了能量,滑流区域机翼上的动压和静压都增加了;由于气流的旋转,机翼上的局部迎角发生了改变。机翼在滑流区的动压增加,导致机翼局部环量的增加,从而产生升力增量和诱导阻力增量。高速滑流还可以延迟边界层的分离,提高襟翼的效率。
滑流对机翼的影响范围有诸多影响因素,如滑流流管的收缩,空气粘性使滑流范围扩大,滑流经过机翼时的侧洗等等。螺旋桨滑流在机翼上产生的间歇性湍流与通常所认识的湍流不同,它对机翼特性(尤其是阻力特性)的影响有待进一步研究。[4]
螺旋桨通过向后加速大量的空气而产生推力,并且(特别是对于安装在机翼上的发动机)这个气流流过机翼面积的相当大一部分。在螺旋桨驱动的飞机上,机翼产生的升力是机翼面积不在螺旋桨气流中所产生的升力(飞机运行速度的结果)和机翼面积受螺旋桨滑流影响所产生的升力之和。冈而,通过增加或降低滑流的速度,在不改变空速的条件下增加或降低机翼总升力是可能的。