机翼的几何外形和气动力和气动力矩.ppt

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1、作用在翼型上的气动力和气动力矩1.飞机机翼的几何外形和几何参数2.升力和阻力的产生机理和影响因素3.影响升力、阻力的因素一、机翼的几何外形当飞机在空中飞行时，作用在飞机上的升力主要是由机翼产生；同时机翼上也会产生阻力。机翼上的空气动力的大小和方向，在很大程度上又决定于机翼的外形，即机翼翼型（或翼剖面）几何形状、机翼平面几何形状等。描述机翼的几何外形，主要从这两方面加以说明。1.机翼翼型的几何参数前缘厚度中弧线后缘弯度弦线弦长c后缘角弦长连接翼型前缘(翼型最前面的点)和后缘(翼型最后面的点)的直线段称为翼弦（也称为弦线

2、），其长度称为弦长，用c表示。相对厚度翼型的厚度是垂直于翼弦的翼型上下表面之间的直线段长度。翼型最大厚度tmax与弦长c之比，称为翼型的相对厚度t/c或，并常用百分数表示，即1.翼型的几何参数及其发展1、弦长前后缘点的连线称为翼型的几何弦。但对某些下表面大部分为直线的翼型，也将此直线定义为几何弦。翼型前、后缘点之间的距离，称为翼型的弦长，用c表示，或者前、后缘在弦线上投影之间的距离。1.1翼型的几何参数及其发展2、翼型表面的无量纲坐标翼型上、下表面曲线用弦线长度的相对坐标的函数表示：1.1翼型的几何参数及其发展3、弯度

3、弯度的大小用中弧线上最高点的y向坐标来表示。此值通常也是相对弦长表示的。翼型上下表面y向高度中点的连线称为翼型中弧线。如果中弧线是一条直线（与弦线合一），这个翼型是对称翼型。如果中弧线是曲线，就说此翼型有弯度。1.1翼型的几何参数及其发展中弧线y向坐标（弯度函数）为：相对弯度最大弯度位置1.1翼型的几何参数及其发展厚度分布函数为：相对厚度最大厚度位置4、厚度以下是用来衡量机翼气动外形的主要几何参数：翼展：翼展是指机翼左右翼尖之间的长度，一般用b表示。翼弦：翼弦是指机翼沿机身方向的弦长。除了矩形机翼外，机翼不同地方的翼弦

4、是不一样的，有翼根弦长c0、翼尖弦长梢k弦c1。1.2机翼的平面几何参数机翼面积：是指机翼在oxz平面上的投影面积，一般用S表示。几何平均弦长cpj定义为展弦比：翼展b和平均几何弦长cpj的比值叫做展弦比，用λ表示，其计算公式可表示为：展弦比也可以表示为翼展的平方于机翼面积的比值。展弦比越大，机翼的升力系数越大，但阻力也增大。高速飞机一般采用小展弦比的机翼。1.2机翼的平面几何参数根梢比：根梢比是翼根弦长c0与翼尖弦长c1的比值，一般用η表示，梢根比：梢根比是翼尖弦长c1与翼根弦长c0的比值，一般用ξ表示，上反角(Di

5、hedralangle)上反角是指机翼基准面和水平面的夹角，当机翼有扭转时，则是指扭转轴和水平面的夹角。当上反角为负时，就变成了下反角(Cathedralangle)。低速机翼采用一定的上反角可改善横向稳定性。1.2机翼的平面几何参数后掠角：后掠角是指机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。后掠角又包括前缘后掠角（机翼前缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0表示）、后缘后掠角（机翼后缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ1表示）及1/4弦线后掠角（机翼1/4弦线与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0.25表示）。1.2机翼的

6、几何参数如果飞机的机翼向前掠，则后掠角就为负值，变成了前掠角。1.2机翼的几何参数几何扭转角：机翼上平行于对称面的翼剖面的弦线相对于翼根翼剖面弦线的角度称为机翼的几何扭转角；如右图所示。若该翼剖面的局部迎角大于翼根翼剖面的迎角，则扭转角为正。沿展向翼剖面的局部迎角从翼根到翼梢是减少的扭转称为外洗，扭转角为负。反之成为内洗。除了几何扭转角之外还有气动扭转角，指的是平行于机翼对称面任一翼剖面的零升力线和翼根翼剖面的零升力线之间的夹角。安装角：机翼安装在机身上时，翼根翼剖面弦线与机身轴线之间的夹角称为安装角。安装角1949年

7、2月18日,试飞员威廉•米勒驾驶473号XF7U-1，消失在试验区上空2100米高度的云层中1.3翼型的几何参数及其发展对于不同的飞行速度，机翼的翼型形状是不同的。如对于低亚声速飞机，为了提高升力系数，翼型形状为圆头尖尾形；而对于高亚声速飞机，为了提高阻力发散Ma数，采用超临界翼型，其特点是前缘丰满、上翼面平坦、后缘向下凹；对于超声速飞机，为了减小激波阻力，采用尖头、尖尾形翼型。通常飞机设计要求，机翼和尾翼的尽可能升力大、阻力小。1.3翼型的几何参数及其发展对翼型的研究最早可追溯到19世纪后期，那时的人们已经知道带有一

8、定安装角的平板能够产生升力，有人研究了鸟类的飞行之后提出，弯曲的更接近于鸟翼的形状能够产生更大的升力和效率。鸟翼具有弯度和大展弦比的特征平板翼型效率较低，失速迎角很小将头部弄弯以后的平板翼型，失速迎角有所增加1.3翼型的几何参数及其发展1884年，H.F.菲利普使用早期的风洞测试了一系列翼型，后来他为这些翼型申请了专利。早期的风洞