空气动力学之机翼的低速气动特性ppt课件.ppt

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1、第七章机翼的低速气动特性机翼的几何描述机翼的低速绕流特征机翼低速位流理论（升力线理论、升力面理论及吸力比拟）机翼的一般低速气动特性机翼---升力的最主要的提供者机翼是飞机的最重要的升力部件，其气动特性关乎飞行性能与飞行品质。气动特性与机翼的几何形状和尺寸密切相关。机翼形尺的选取和设计，还与飞机布局、结构、工艺、材料、重量、重心及隐身等等因素密切关联。7.1机翼的几何参数7.1.1平面形状及其几何参数（1）机翼的体轴系oxyz与平面形状：体轴系：oxy是中央翼剖面的体轴系；右手法则定z轴。机翼在xoz面的投影---平面形状。其基本构型有三种：Examplesfortheconfi

2、gurationsExamplesfortheconfigurationsExamplesfortheconfigurationsExamplesfortheconfigurationsExamplesfortheconfigurationsExamplesfortheconfigurations（2-1）面积、展长及弦长：（2-2）展弦比、根梢比及后掠角：(2)几何参数7.1.2---7.1.3扭转角，反角（1）翼剖面不变，但弦线不在同一平面内，几何扭；（2）在不同展向位置，用了不同的翼剖面，气动扭。几何扭转示意图7.2机翼低速绕流亚声速飞机一般采用长直的机翼；跨声速飞机的机

3、翼采用后掠构型；超声速的，采用三角翼面构型；高超声速飞行器，用乘波体构型。无论何种构型的飞行器，总有起飞和着落环节。机翼的低速气动特性必须关注，其低速绕流十分重要。与翼型对照，机翼绕流是三维的。基本平面形状机翼的三维绕流，各有特点。大展弦比、平直机翼低速绕有升力时，上翼面低压、下一面高压。有翼梢绕流；上翼面流线偏向翼根，下翼面流线偏向翼梢，即出现“展向流”；机翼后缘处向下游拖出“自由尾涡”，这些尾涡相互诱导、形成看似由翼梢拖出的“翼梢涡”。它将改变翼面压强分布，使机翼受到一个压差阻力—此阻力与粘性无关，称为诱导阻力。后掠翼低速绕流特点有升力时，后掠翼中段的上翼面出现“S形流线”

4、。三角翼低速绕流特点有升力时，锐前缘三角翼的上翼面（上方）出现“前缘脱体涡”。它可延伸到机翼下游。7.3升力线理论——用于大展弦比直机翼气动特性分析从本节§7.3到下一节§7.4，介绍机翼的低速位流理论。其本质与第六章翼型的位流理论没有不同，满足相同的方程和边界条件：其实，所介绍的位流理论就是薄机翼的线性化近似理论。与薄翼型理论一样，机翼的升力看成仅由弯板机翼贡献，厚度忽略。具体的理由第八章将予以说明。不过要注意，薄翼型理论中弯板翼型用面涡来模拟；薄机翼中，弯板机翼该用是么替代？？？翼型理论中的气动模型是：直匀流+面涡。机翼理论中的气动模型是：直匀流+？？？。7.3.1气动模

5、型及有关假设假设无卷无耗，机翼弯板可用附着涡面和自由尾涡面替代。理由:（1）涡线是2=0的基本解；（2）符合旋涡定理；（3）附着涡系反映了升力展向的变化；（4）顺流方向的自由涡系反映了尾涡的存在；（5）附着涡系与自由尾涡系涡强一致。为简化，假设附着涡面和自由尾涡面均在机翼的基本平面内。基本平面就是风轴系的XOZ平面。此为涡面顺流假设。此时，气动模型为：均匀自由来流+平面附着涡系+平面自由尾涡系对大展弦比直机翼还可进一步为简化，假设平面附着涡系合并成一条涡强展向变化的涡线，各剖面（微段机翼）的升力作用在此线上。此为升力线假设。于是，气动模型简化为升力线模型：均匀自由来流

6、+附着涡线+平面自由尾涡系。通常，升力线取为机翼的1/4弦点连线。*升力线模型中附着涡线与尾涡面的强度关系7.3.2升力线理论1.剖面假设机翼的每个“小微段翼”的绕流都是平面二维的——忽略展向流；但不同展向位置的“小微段翼”的绕流是不同的——这又顾及了机翼流动的三维特点。该假设的理由：（1）对大展弦比平直机翼而言，展向流只在翼梢区域十分强烈，其余区域一般很弱；（2）对大展弦比平直机翼的升力，翼梢区域上下翼面压差贡献很小；（3），就是严格的二维流动。该假设的一个涵义：对任意“小微段翼”，有注：直涡线的诱导速度公式(P59,Fig2.23)：自由尾涡诱导的下洗速度：结合Fi

7、g7.7(p170)，由公式(2.108)可得位于的尾涡线在升力线z点处的诱导速度(7.7a),由此积分得下洗速度(7.7b)：2.下洗•诱导阻力•升力下洗角：如不计自由尾涡的存在，来流到达机翼基本平面区域时，像翼型绕流一样。但计及自由尾涡的作用——下洗，同时依剖面假设，可设想一种“有效来流”（见下图）：这里i(z)为下洗角,如下计算：气动力——升力和诱导阻力：依剖面假设，展宽dz的微段机翼气动力为：依升力、阻力的定义，展宽dz的微段机翼升力、阻力：**诱导阻力的物理解释：通过对尾涡效