第1章低速翼型的气动特性

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1、1-1流体力学研究所 张华飞行器空气动力学教材： 1. 钱翼稷编著 空气动力学 2. 陈再新等编著 空气动力学 主讲：航空科学与工程学院 张 华 教授 电话： 13011033580 E-mail: L 新浪微博：老抓v空气动力学空气动力学 II1-2流体力学研究所 张华目录目录 第第1章章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 第第2章章 机翼低速气动特性机翼低速气动特性 第第3章章 亚声速翼型和机翼的气动特性亚声速翼型和机翼的气动特性 第第4章章 超声速和跨声速机翼的气动特性超声速和跨声速机翼的气动特性空气动力学空气动力学 II1-3流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数和翼型

2、研究的发展简介翼型的几何参数和翼型研究的发展简介1.21.2 翼型的空气动力系数翼型的空气动力系数1.31.3 低速翼型的低速气动特性概述低速翼型的低速气动特性概述1.41.4 库塔库塔- -儒可夫斯基后缘条件及环量的确定儒可夫斯基后缘条件及环量的确定1.51.5 任意翼型的势流解法任意翼型的势流解法1.61.6 薄翼型理论薄翼型理论1.7 1.7 厚翼型理论厚翼型理论1.8 1.8 实用低速翼型的气动特性实用低速翼型的气动特性 1-4流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展一、翼型的定义一、翼型的定义 在飞机的各种飞行状态下，机翼是飞机承受升力的主要部

3、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，而立尾和平尾是提供飞机平衡和保持稳（安）定性和操纵件，而立尾和平尾是提供飞机平衡和保持稳（安）定性和操纵性的气动部件。性的气动部件。 一般飞机都有对称面，如一般飞机都有对称面，如果平行于对称面在机翼展向任果平行于对称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼意位置切一刀，切下来的机翼剖面称作为剖面称作为翼剖面翼剖面或或翼型翼型。 翼型是形成机翼和尾翼的翼型是形成机翼和尾翼的重要组成部分，直接影响到飞重要组成部分，直接影响到飞机的气动性能和飞行品质。机的气动性能和飞行品质。1-5流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几

4、何参数及其发展翼型按速度分类有翼型按速度分类有低速翼型低速翼型亚声速翼型亚声速翼型超声速翼型超声速翼型1-6流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展翼型按形状分类有翼型按形状分类有圆头尖尾形圆头尖尾形尖头尖尾形尖头尖尾形圆头钝尾形圆头钝尾形1-7流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展二、翼型的几何参数二、翼型的几何参数NACA 4415前缘厚度中弧线后缘弯度弦线弦长b 后缘角后缘角1-8流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展1 1、弦长、弦长 前后缘点的连线称为翼型的几何

5、弦。但对某些下表面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、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，称为翼型的后缘点之间的距离，称为翼型的弦长弦长，用，用b b表示，或者前、表示，或者前、后缘在弦线上投影之间的距离。后缘在弦线上投影之间的距离。 1-9流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展2 2、翼型表面的无量纲坐标、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：翼型上、下表面曲线用弦线长度的相对坐标的函数表示：)()()()(xfbxfbyy

6、xfbxfbyylllluuuu10 x1-10流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展通常翼型的坐标由离散的数据表格给出：通常翼型的坐标由离散的数据表格给出：1-11流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展3 3、弯度、弯度 弯度函数弯度函数即指中弧线的即指中弧线的 y 坐标，通常用弦长相对值表示。坐标，通常用弦长相对值表示。 弯度弯度的大小用中弧线上最高点的的大小用中弧线上最高点的 y 坐标来表示，此值通常坐标来表示，此值通常也是用弦长相对值表示的。也是用弦长相对值表示的。 翼型上下表面翼型上下表面 y y 向

7、高度中点的连线称为翼型向高度中点的连线称为翼型中弧线中弧线。 如果中弧线是一条直线（与弦线合一），这个翼型是对如果中弧线是一条直线（与弦线合一），这个翼型是对称翼型。称翼型。如果中弧线是曲线，就说此翼型有如果中弧线是曲线，就说此翼型有弯度弯度。1-12流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展中弧线中弧线y y向坐标（向坐标（弯度函数弯度函数）为：）为：)(21)(luffyybyxy相对弯度或简称相对弯度或简称弯度：弯度：maxmaxffybyf最大弯度位置：最大弯度位置：bxxff1-13流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的

8、几何参数及其发展厚度分布函数厚度分布函数（用上下表面的（用上下表面的y y向距离的一半或中弧线距向距离的一半或中弧线距上下表面的距离表示）为：上下表面的距离表示）为：相对厚度或简称相对厚度或简称厚度：厚度：maxmax22ccybybcc最大厚度位置：最大厚度位置：bxxcc4 4、厚度、厚度 一般指翼型上下表面的一般指翼型上下表面的y y向距离，用弦长的相对值表示。向距离，用弦长的相对值表示。)(21)(luccyybyxy1-14流体力学研究所 张华cfuyyy显然有：显然有：上式适合于弯度不大的薄翼型。上式适合于弯度不大的薄翼型。cflyyy1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几

9、何参数及其发展1-15流体力学研究所 张华cossintfuttuyyyyxx如果翼型的弯度较大，则翼型上下翼面的如果翼型的弯度较大，则翼型上下翼面的 x 和和 y 坐标应用如坐标应用如下式子表示：下式子表示：cossintflttlyyyyxx其中其中 是是 x 处中弧线与处中弧线与ox 轴的夹角轴的夹角.xy1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展1-16流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展5 5、前缘半径、前缘半径 ，后缘角，后缘角Lr 翼型的前缘是圆的，要很精确地画出前缘附近的翼型翼型的前缘是圆的，要很精确地画出前缘附近的

10、翼型曲线，通常得给出前缘半径。这个与前缘相切的圆，其圆曲线，通常得给出前缘半径。这个与前缘相切的圆，其圆心在心在 弦点对应的中弧线的切线上。弦点对应的中弧线的切线上。05. 0 x翼型上下表面在后缘处切线间的夹角称为后缘角。翼型上下表面在后缘处切线间的夹角称为后缘角。1-17流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展三、翼型的发展三、翼型的发展 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

11、飞机，为了提高尖尾形；而对于高亚声速飞机，为了提高阻力发散阻力发散MaMa数，数，采用采用超临界翼型超临界翼型，其特点是前缘丰满、上翼面平坦、下翼，其特点是前缘丰满、上翼面平坦、下翼面后缘向内凹；对于超声速飞机，为了减小激波阻力，采面后缘向内凹；对于超声速飞机，为了减小激波阻力，采用尖头、尖尾、对称的薄翼型。用尖头、尖尾、对称的薄翼型。 通常飞机设计要求，机翼和尾翼的升力尽可能大、阻力通常飞机设计要求，机翼和尾翼的升力尽可能大、阻力小。小。1-18流体力学研究所 张华1.1 1.1 翼型的几何参数及其发展翼型的几何参数及其发展 对翼型的研究最早可追溯到对翼型的研究最早可追溯到1919世纪世纪后