2.6.3 缝隙大小对铰链力矩的影响
如图2.16（a）所示，在舵偏角δ=0°时，随着缝隙的不断增大，在小攻角范围内（α＜5°），铰链力矩系数基本没有大的变化，只有在大攻角下（α＞10°），铰链力矩才发生变化，但是比较复杂，即随缝隙的增加铰链力矩的绝对值其实不一定是一直变小的。首先可以看到在小缝隙情况下（gap＜2.4%C），随着缝隙的增大，铰链力矩系数有小幅度的增加（绝对值），但是当到达gap=5%C时，曲线再次发生了上翘，即铰链力矩系数却变小了，这主要是由于在小缝隙的情况下，如图2.14所示，缝隙的存在，使得来流通过缝隙处的气流流到舵面上表面，流速增大，上下表面的压差增大，上表面的负的吸力峰增大，故铰链力矩会在小缝隙增大而有小幅度的增量；而对于大缝隙而言，相比小缝隙流过缝隙处的气流流速降低，基本对于上表面的流速影响不大，这时反而上表面气流卷积作用减弱，产生的涡强度减弱，这又使得上下表面的压差降低了，故反映到铰链力矩特性是，反而又减小了。
图2.16 不同副翼偏角和缝隙大小工况下铰链力矩的对比曲线
（a）δ=0°时不同缝隙的铰链力矩；（b）δ=10°时不同缝隙的铰链力矩
如图2.16（b）所示，我们又得出一个现象，即在大的舵偏角的情况下，产生了与图2.16（a）中缝隙为5%C类似的情况，即随着缝隙的增加，铰链力矩系数在减小（绝对值）。这个同样可以由图2.14的流线图得到原因，从流线分布中可以明显看到随着舵偏角的不断增大，上表面由于卷积作用产生的旋涡的涡心位置在不断地挪后，尤其是δ=20°时，在舵面后方反而产生了较好的旋涡涡系。同样由于涡心的不断后移，上表面的流速减小，上下表面的压力差又开始减小，因此铰链力矩在不断地减小。
从图2.17可以看出，在舵偏角为0°、5°和10°时，计算了1%C、1.8%C、2.4%C和5%C这四种缝隙下机翼表面的静压分布，随着缝隙的增大，舵面表面压强的变化主要集中在缝隙附近，而舵面其他部分的压强变化不太明显，随着缝隙的增大，舵面压心位置会有所前移。这些差异（主要表现在数据上）也可以通过下面的流场分析得到相应的解释。
图2.17 四种不同缝隙状态下副翼表面的压强分布
（a）1%C；（b）1.8%C；（c）2.4%C；（d）5%C
从图2.18可以看出，在舵面向下偏转10°的情况下，由于缝隙上下的压力差，气流更容易从高压区（下表面）通过缝隙，顺压流向低压区（上表面），缝隙的大小直接影响到通过缝隙处流速的大小，缝隙小时，通过缝隙的单位流量也较小，故流速较为缓慢，加上缝隙中间向上流动的气流和缝隙下端不断向后的流动气流的同时作用，实际上从流体力学的角度来看，在这里其实已经形成了一个较为典型的低雷诺数下的缝隙绕流流场，故在缝隙之间靠近机翼主翼端形成了较为明显的涡系和涡核；而对于缝隙稍大时，流动情况就会大大改善，通过缝隙的单位流量也得到了很大的回升，并且流速也会增大，从下表面流经缝隙到上表面的气流的冲积作用增强，故对于整个缝隙而言，流场扰动趋于平缓，脉动降低，气流通过缝隙时较为顺畅。从图2.18中也可以看出，缝隙大小的影响，直接导致从下表面流经缝隙到达上表面的气流流速不同，可以看出缝隙大的副翼后缘上方的低压区域明显要大于缝隙小的副翼，这些都可以通过上面相应的内部流场得到分析和证实。
图2.18 缝隙分别为1.8%C和5%C的压力云图和缝隙处的流线图
（a）缝隙为1.8%C；（b）缝隙为5%C