41机翼及翼型的基本知识翼型绕流图画.pptx

引言引言n机翼一般都有对称面。平行于机翼的对称面截得机翼一般都有对称面。平行于机翼的对称面截得的机翼截面，称为翼剖面，通常也称为翼型。的机翼截面，称为翼剖面，通常也称为翼型。n翼型的几何形状是机翼的基本几何特性之一。翼翼型的几何形状是机翼的基本几何特性之一。翼型的气动特性，直接影响到机翼及整个飞行器的型的气动特性，直接影响到机翼及整个飞行器的气动特性，在空气气动特性，在空气 动力学理论和飞行动力学理论和飞行 器中具有重要的地位。器中具有重要的地位。引言引言n按其几何形状，翼型分为两大类：一类是圆头尖按其几何形状，翼型分为两大类：一类是圆头尖尾的，用于低速、亚音速和跨音速飞行的飞机机尾的，用于低速、亚音速和跨音速飞行的飞机机翼，以及低超音速飞行的超音速飞机机翼；另一翼，以及低超音速飞行的超音速飞机机翼；另一类是尖头尖尾的，用于较高超音速飞行的超音速类是尖头尖尾的，用于较高超音速飞行的超音速飞机机翼和导弹的弹翼。飞机机翼和导弹的弹翼。n本章中，围绕低速翼型本章中，围绕低速翼型 的气动特性，主要介绍，的气动特性，主要介绍，翼型的几何参数和翼型翼型的几何参数和翼型 的绕流图画和实用翼型的绕流图画和实用翼型 的一般气动特性等内容。的一般气动特性等内容。4.1 翼型的几何参数翼型的几何参数n各种翼型各种翼型4.1 翼型的几何参数翼型的几何参数翼型的最后端点（尖尾点）称为翼型的最后端点（尖尾点）称为后缘点后缘点。以后缘点为圆心，画一圆弧，此弧和翼型的相以后缘点为圆心，画一圆弧，此弧和翼型的相切点即是切点即是前缘点前缘点。前后缘的连线称为翼型的前后缘的连线称为翼型的几何弦几何弦。翼型的。翼型的弦长弦长记为记为c，弦长是翼型的特征尺寸。，弦长是翼型的特征尺寸。最大厚度最大厚度最大中弧高最大中弧高前缘前缘后缘后缘前缘半前缘半径径弦长弦长翼弦翼弦中弧线中弧线上表面上表面下表面下表面翼面的无量纲坐标翼面的无量纲坐标坐标原点位于前缘，坐标原点位于前缘，x轴沿弦线向后，轴沿弦线向后，y轴向上，翼型上下轴向上，翼型上下 表面的无量纲坐标为表面的无量纲坐标为翼型的弯度翼型的弯度n翼型上下表面平行于翼型上下表面平行于y轴的连线的中点连成的曲线，称为翼轴的连线的中点连成的曲线，称为翼型的型的中弧线中弧线，用来描述翼型的弯曲程度。弯度的大小以中，用来描述翼型的弯曲程度。弯度的大小以中弧线上最高点的弧线上最高点的y向坐标向坐标f来表示，通常取相对值，其弦向来表示，通常取相对值，其弦向位置用位置用xf来表示来表示n翼型的弯度反映了上下翼面外凸程度差别的大。翼型的弯度反映了上下翼面外凸程度差别的大。翼型的厚度翼型的厚度上下翼面之间的距离是上下翼面之间的距离是 ；的最大值，称为翼型的的最大值，称为翼型的厚度厚度；以相对值表示为以相对值表示为 ，例如，例如，c=9%，说明翼型厚度为弦长的，说明翼型厚度为弦长的9%。弦向位置为弦向位置为 。翼型的前缘钝度和后缘尖锐度翼型的前缘钝度和后缘尖锐度n对圆头翼型，用前缘内切圆半径对圆头翼型，用前缘内切圆半径rL表示前缘钝度。表示前缘钝度。n后缘处上下翼面的夹角，称为后缘角，表示后缘后缘处上下翼面的夹角，称为后缘角，表示后缘尖锐度。尖锐度。翼型的几何参数翼型的几何参数最大厚度最大厚度最大中弧高最大中弧高前缘前缘后缘后缘前缘半前缘半径径弦长弦长翼弦翼弦中弧线中弧线上表面上表面下表面下表面常用低速翼型编号方法简介常用低速翼型编号方法简介1.NACA四位数字翼族，以四位数字翼族，以NACA2412为例为例第一位数字第一位数字2第二位数字第二位数字4第三位数字第三位数字12 相对厚度相对厚度所有所有NACA四位数字翼族的四位数字翼族的相对弯度相对弯度常用低速翼型编号方法简介常用低速翼型编号方法简介2.NACA五位数字翼族，以五位数字翼族，以23012为例为例第一位数字第一位数字2第二、三位数字第二、三位数字30最大弯度相对位置的最大弯度相对位置的百分数百分数2倍，即弯度倍，即弯度15%最后两位数字最后两位数字12相对厚度相对厚度，设计升力系数，设计升力系数翼型的气动特性翼型的气动特性一、翼型的迎角一、翼型的迎角定义：在翼型平面上，来流定义：在翼型平面上，来流 和翼弦之间的夹角称为迎角。和翼弦之间的夹角称为迎角。规定：对弦线而言，来流上偏时迎角为正；来流规定：对弦线而言，来流上偏时迎角为正；来流下偏时迎角为负。下偏时迎角为负。二、翼型的气动力二、翼型的气动力翼型表面上每个点都作用有压强和摩擦应力，它们产生一翼型表面上每个点都作用有压强和摩擦应力，它们产生一个合力，即为翼型的个合力，即为翼型的气动力气动力R，合力的作用点称为合力的作用点称为压力中压力中心心。定义和远前方来流相垂直的合力为定义和远前方来流相垂直的合力为升力升力L，而与来流方向，而与来流方向相一致的合力为相一致的合力为阻力阻力D。翼型升力和阻力分别为翼型升力和阻力分别为 翼型绕流图画翼型绕流图画 0迎角绕流迎角绕流 5 迎角绕流迎角绕流翼型绕流图画翼型绕流图画 15迎角绕流迎角绕流 20迎角绕流迎角绕流烟风洞翼型绕流实验烟风洞翼型绕流实验小迎角小迎角较大迎角较大迎角大迎角大迎角三、翼型绕流图画三、翼型绕流图画l起动涡和附着涡起动涡和附着涡翼型由静止加速到恒定运动状态的过程，称为起动过程。翼型由静止加速到恒定运动状态的过程，称为起动过程。在起动过程中，由于流体粘性的作用和后缘有相当大的锐度，在起动过程中，由于流体粘性的作用和后缘有相当大的锐度，会有漩涡从后缘脱落，这种漩涡称为起动涡。会有漩涡从后缘脱落，这种漩涡称为起动涡。同时，产生绕翼型的速度环量，也形成一个涡，称为附着涡。同时，产生绕翼型的速度环量，也形成一个涡，称为附着涡。三、翼型绕流图画三、翼型绕流图画 低速圆头翼型在小迎角时，其绕流图画如下图示。总体低速圆头翼型在小迎角时，其绕流图画如下图示。总体流动特点是：流动特点是：（1 1）整个绕翼型的流动是无分离的附着流动，在物面上的）整个绕翼型的流动是无分离的附着流动，在物面上的边界层和翼型后缘的尾迹区很薄；边界层和翼型后缘的尾迹区很薄；（2 2）前驻点位于下翼面距前缘点不远处，流经驻点的流线）前驻点位于下翼面距前缘点不远处，流经驻点的流线分成两部分，一部分从驻点起绕过前缘点经上翼面顺壁分成两部分，一部分从驻点起绕过前缘点经上翼面顺壁面流去，另一部分从驻点起经下翼面顺壁面流去，在后面流去，另一部分从驻点起经下翼面顺壁面流去，在后缘处流动平滑地汇合后下向流去。缘处流动平滑地汇合后下向流去。（3 3）在上翼面近区的流体质点速度从前驻点的零值很快加）在上翼面近区的流体质点速度从前驻点的零值很快加速到最大值，然后逐渐减速。根据速到最大值，然后逐渐减速。根据BernoulliBernoulli方程，压力方程，压力分布是在驻点处压力最大，在最大速度点处压力最小，分布是在驻点处压力最大，在最大速度点处压力最小，然后压力逐渐增大（过了最小压力点为逆压梯度区）。然后压力逐渐增大（过了最小压力点为逆压梯度区）。而在下翼面流体质点速度从驻点开始一直加速到后缘，而在下翼面流体质点速度从驻点开始一直加速到后缘，但不是均加速的。但不是均加速的。（4）随着迎角的增大，驻点逐渐后移，最大速度点越靠近前）随着迎角的增大，驻点逐渐后移，最大速度点越靠近前缘，最大速度值越大，上下翼面的压差越大，因而升力越大。缘，最大速度值越大，上下翼面的压差越大，因而升力越大。（5）气流到后缘处，从上下翼面平顺流出，因此后缘点不）气流到后缘处，从上下翼面平顺流出，因此后缘点不一定是后驻点。一定是后驻点。NACA2412在迎角在迎角 7.40时的压强分布曲线时的压强分布曲线 库塔库塔儒可夫斯基后缘条件儒可夫斯基后缘条件 尖后缘的翼型，其后驻点不会出现在上翼面和下尖后缘的翼型，其后驻点不会出现在上翼面和下翼面上，而是必有起动涡产生，使翼型的饶流所翼面上，而是必有起动涡产生，使翼型的饶流所具有的环量，恰好将后驻点移到后缘。具有的环量，恰好将后驻点移到后缘。