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时间:2020-10-04
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1、第1章低速翼型的气动特性1.1翼型的几何参数和翼型研究的发展简介1.2翼型的空气动力系数1.3低速翼型的低速气动特性概述1.4库塔-儒可夫斯基后缘条件及环量的确定1.5任意翼型的位流解法1.6薄翼型理论1.7厚翼型理论1.8实用低速翼型的气动特性1、翼型的定义与研究发展在飞机的各种飞行状态下,机翼是飞机承受升力的主要部件,而立尾和平尾是飞机保持安定性和操纵性的气动部件。一般飞机都有对称面,如果平行于对称面在机翼展向任意位置切一刀,切下来的机翼剖面称作为翼剖面或翼型。翼型是机翼和尾翼成形重要组成部分,其直接影响到飞机的气动
2、性能和飞行品质。§1.1翼型的几何参数及其发展通常飞机设计要求,机翼和尾翼的升力尽可能大、阻力小、并有小的零升俯仰力矩。因此,对于不同的飞行速度,机翼的翼型形状是不同的。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;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。§1.1翼型的几何参数及其发展对于风力机叶片,主要有美国的NERLS系列、丹麦的RISO系列、瑞典的FFA-W系列和荷兰的DU系列翼型。§1.
3、1翼型的几何参数及其发展一般风力机专用翼型要求有较大的升阻比,并且对粗糙度不敏感。第一次最早的机翼是模仿风筝的,在骨架上张蒙布,基本上是平板。在实践中发现弯板比平板好,能用于较大的迎角范围。1903年莱特兄弟研制出薄而带正弯度的翼型。儒可夫斯基的机翼理论出来之后,明确低速翼型应是圆头,应该有上下缘翼面。圆头能适应于更大的迎角范围。§1.1翼型的几何参数及其发展一战期间,交战各国都在实践中摸索出一些性能很好的翼型。如儒可夫斯基翼型、德国Gottingen翼型,英国的RAF翼型(RoyalAirForce英国空军;后改为RA
4、E翼型---RoyalAircraftEstabilishment皇家飞机研究院),美国的Clark-Y。三十年代以后,美国的NACA翼型(NationalAdvisoryCommitteeforAeronautics,后来为NASA,NationalAeronauticsandSpaceAdministration),前苏联的ЦАΓИ翼型(中央空气流体研究院)。§1.1翼型的几何参数及其发展2翼型的几何参数翼型的最前端点称为前缘点,最后端点称为后缘点。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
5、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b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翼型上、下表面(上、下缘)曲线用弦线长度的相对坐标的函数表示。这里,y也是以弦长b为基准的相对值。上下翼面之间的距用翼型的厚度定义为例如,c=9%,说明翼型厚度为弦长的9%§1.1翼型的几何参数及其发展上下缘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。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
6、弦长表示的。最大弯度的位置表示为。§1.1翼型的几何参数及其发展§1.1翼型的几何参数及其发展翼型的前缘是圆的,要很精确地画出前缘附近的翼型曲线,通常得给出前缘半径。这个与前缘相切的圆,其圆心在中弧线前缘点的切线上。翼型上下表面在后缘处切线间的夹角称为后缘角。在对称翼型的情况下,中弧线的纵坐标为零,所对应的翼型曲线分布用yt表示,也称为翼型的厚度分布。即§1.1翼型的几何参数及其发展§1.1翼型的几何参数及其发展3、NACA翼型编号美国国家航空咨询委员会在二十世纪三十年代后期,对翼型的性能作了系统的研究,提出了NACA四
7、位数翼族和五位数翼族。他们对翼型做了系统研究之后发现:(1)如果翼型不太厚,翼型的厚度和弯度作用可以分开来考虑;(2)各国从经验上获得的良好翼型,如将弯度改直,即改成对称翼型,且折算成同一相对厚度的话,其厚度分布几乎是不谋而合的。由此提出当时认为是最佳的翼型厚度分布作为NACA翼型族的厚度分布。即§1.1翼型的几何参数及其发展前缘半径为中弧线取两段抛物线,在中弧线最高点二者相切。式中,p为弧线最高点的弦向位置。中弧线最高点的高度f(即弯度)和该点的弦向位置都是人为规定的。给f和p及厚度c以一系列的值便得翼型族。§1.1翼
8、型的几何参数及其发展其中第一位数代表f,是弦长的百分数;第二位数代表p,是弦长的十分数;最后两位数代表厚度,是弦长的百分数。例如NACA0012是一个无弯度、厚12%的对称翼型。有现成实验数据的NACA四位数翼族的翼型有6%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、21%、24%§1.1翼型的几何参数及其发展五位
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