翼型气动特性实验指导书2017版
低速机翼的气动特性实验指导书(学生实验报告)
2、记录不同迎角下各测压管读数(单位cm)，计算各测压孔的静压与来流的静压差 ，从而计算出各测压点压强系数
表3实验数据表(来流风速 = 20m/s，迎角 4°)
i
Y(mm)
i
Y(mm)
1
3.75
8.25
0.025
0.055
13
3.75
-5.4
0.025
-0.036
2
7.5
18
45
-6.75
0.3
-0.045
7
60
24
0.4
0.16
19
60
-6.45
0.4
-0.043
8
75
22.2
0.5
0.148
20
75
-5.7
0.5
-0.038
9
90
19.35
0.6
0.129
21
90
-4.65
0.6
-0.031
10
105
15.75
0.7
0.105
22
105
-3.6
0.7
-0.024
5、调节机翼的迎角α，再次记录数据，直到各迎角下数据均记录完毕。
6、如果需要测定其它风速下的气动力数据，回到步骤4继续进行实验。
7、缓慢增大迎角，观看机翼失速时的压力分布的变化。
8、风洞停车。
9、实验完毕，整理实验数据，绘制 ～ ， ～ 曲线，计算升力系数 ，压差阻力系数 。并绘制 ～α曲线， ～α曲线。
用图解法计算机翼上表面压力系数 曲线与 轴围成的面积减去机翼下表面压力系数 曲线与 轴围成的面积，两面积之差就是法向力系数 。而弦向力系数 的数值等于 曲线与 轴所围的面积减去 曲线与 轴所围的面积之差。
第七章 亚音速翼型和机翼的气动特性
§7.2小扰动线化理论
• 速度位方程线化 • 压强系数线化 • 边界条件线化
飞行器或部件的空气动力学问题，大都是远前方 直匀来流受到物体的扰动问题。为了适应高速飞 行，需要减少阻力，因此机翼的相对厚度和弯度 都比较小，而且巡航阶段迎角也不大。因此机翼 对流场的扰动，除个别地方以外，总的来说是不 大的，如图7-1所示，这种扰动称为小扰动。现采 用风轴系，轴与远前方未受扰动的直匀流一致， 这样前方来流只在方向有一个速度分量 。
升力是由压强分布的积分而得到的，而俯仰力矩 和升力只差一个 向的力臂；所以亚音速流中翼型 的升力系数 和俯仰力矩系数 ，等于不可压流的 相应值乘以
（7-32） （7-33）
由于线化理论范围内升力与翼型的厚度无关，且 高速飞机一般采用对称翼型（ ）的机翼，因此 其升力系数和俯仰力矩系数在亚音速时分别为： （7-34）
（7-45）
引入扰动速度位 （“＇”号同样省略），上式 可写成：
（7-10）
对二维流动，（7-10）可写成 （7-11）
式中
对
的超音速流，（7-11）可改写为
（7-12）
式中 对亚音速流 ， ，程（7-11）为椭 圆型的线性二阶偏微分方程；对超音速流 ， 方程（7-12）为双曲型的线性二阶偏微 分方程。
7.2.2 压强系数的线化
第七章
亚音速翼型和机翼的气动特性
内容
§ 7.1 速度位方程 § 7.2 小扰动线化理论 § 7.3 亚音速流中薄翼型的气动特性 § 7.4 亚音速薄机翼的气动特性及 M 数对气 动特性的影响
(V ) 0
§7.1
速度位方程
对不可压位流，速度位满足拉普拉斯方程。一个具 体位流问题的解决，在数学上归结为求解给定边 界条件的拉普拉斯方程。 对定常、等熵可压位流，由于连续方程中包含密 度，速度位满足的方程不再是拉普拉斯方程了， 而是一个非线性的偏微分方程。 流动定常时，连续方程为
空气动力学实验报告
NACA0012翼型气动特性分析报告报告人：一、引言现在，无论是我国还是世界上其他国家，都把航天事业的发展放到了重要的位置，因此航天事业的发展可以说是非常的火热的，在这样的大背景下，我国更应该加大发展力度，要保持在世界上的先进，将就必须从航天领域的大学生抓起。
因此老师知道我们进行了这次NACA0012翼型气动特性的实验，从大处说是为了国家，从小处说也是为了我们莘莘学子，因此这次的实验是非常有意义的。
这份报告主要研究的是NACA0012翼型的气动特性，包括理论分析求出一份气动特性，实验又得出一份气动特性，并将这两者比较观察实验值和理论值之间是否有差异，差别有多大，并分析其中的原因，得出结论。
在具体进行之前首先要引入翼型的定义，翼型就是平行于机翼根部的剖面线剖切机翼得到的剖面。
而翼型的气动特性主要包括翼型表面压强分布，升力系数，力矩系数。
这份报告的主要目的是，1、通过翼型求流函数和验证翼型本身是一条流线。
2、通过理论分析求出翼型的气动特性。
3、通过实验数据求翼型的气动特性。
4、分析这其中的差距及其原因。
5、通过这次报告的写作，体验数据处理的具体过程。
二、实验过程：该实验是在风洞中，用20m/s的速度吹NACA0012翼型，在翼型上布置27个点，用管子将这27个点连接到排管上，通过排管中水柱的高度可得出各点处的压强分布。
变换不同的迎角（0 2 4 6 8 10 20），分别进行实验，记录排管中水柱的高度。
实验过程中的图片如下：本来这儿有四张实验过程的图片，但加入图片后是文件过大无法发送，所以将图片删除。
实验数据：hb=[3.8 4 3.8 3.78 3.8 4.05 3.82 3.88 3.85 3.9 3.85 3.8 3.95 3.8 3.82 3.95 3.85 3.9 3.8 3.85 3.85 3.8 3.8 3.87 3.89 3.81 3.9 3.85];静止时各点水柱高度。
h0=[4.2 4.58 7.32 7.68 7.7 7.78 7.6 7.3 7.4 7.3 7.1 6.95 6.726.7 6.52 6.6 6.8 6.81 6.85 6.927.22 7.42 7.5 7.61 7.657.52 7.5 6.48];有速度迎角为0时水柱高度（以下相同）。
翼型和机翼的气动特性(精)
3.2 定常理想可压流速位方程
在等熵流动中，密度只是压强的函数 ( p) ， d p 1 p 2 是正压流体，故 ，同样有 x dp x a x
1 p 1 p 2 2 ， z a z y a y
将欧拉方程中的压强导数通过音速代换成密度导数，代入 连续方程，即得只含速度和音速的方程：
况相比，无本质区别，只是在翼型上下流管收缩处，亚音速
可压流在竖向受到扰动的扩张，要比低速不可压流的流线为 大，即压缩性使翼型在竖向产生的扰动，要比低速不可压流
的为强，传播得更远。
上面现象可以用一维等熵流的理论来分析。取AA’和BB’
之间的流管，我们知道，有
dA 2 dV (1 M ) A V
u' v' w' 1, 1, 1, 忽略二阶小量，上式成为 V V V
f f 1, 1, x z
v' 面
f V x
EXIT
3.3 小扰动线化理论
由于物体的厚度、弯度很小，当迎角较小时有
v' 面 v' y 0
从而得到线化的物面边界条件
v' y 0
y x
2 式中， 2 1 M
0
由上述方程解出速度势后，可以计算翼型表面上的压 强系数分布，其他的气动特性如升力、力矩可通过积分求
得。
EXIT
3.4 亚声速可压流中薄翼型的气动特性
一、戈泰特法则
上面式中带上标′的参数代表的是不可压流场中的参数。
EXIT
3.4 亚声速可压流中薄翼型的气动特性
亚声速翼型绕流与相应的不可压低速翼型之间的几何
参数的关系为：
翼型气动特性实验指导书2017版
《空气动力学》课程实验指导书翼型压强分布测量与气动特性分析实验一、实验目的1 熟悉测定物体表面压强分布的方法，用多管压力计测出水柱高度，利用伯努利方程计算出翼型表面压强分布。
2 测定给定迎角下，翼型上的压强分布，并用坐标法绘出翼型的压强系数分布图。
3 采用积分法计算翼型升力系数，并绘制不同实验段速度下的升力曲线。
4 掌握实验段风速与电流频率的校核方法。
二、实验仪器和设备（1） 风洞：低速吸气式二元风洞。
实验段为矩形截面，高0.3米，宽0.3米。
实验风速20,30,40V ∞=/m s 。
实验段右侧壁面的静压孔可测量实验段气流静压p ∞，实验段气流的总压0p 为实验室的大气压a p 。
表2.1 来流速度与电流频率的对应（参考）表2.2 翼型测压点分布表上表面下表面（2） 实验模型：NACA0012翼型，弦长0.12米，展长0.09米，安装于风洞两侧壁间。
模型表面开测压孔，前缘孔编号为0，上下翼面的其它孔的编号从前到后，依次为1、2、3……。
（如表-2所示）（3） 多管压力计：压力计斜度90θ=，压力计标定系数 1.0K =。
压力计左端第一测压管通大气，为总压管，其液柱长度为I L ；左端第二测压管接风洞收缩段前的风洞入口侧壁静压孔，其液柱长度为IN L ；左端第三、四、五测压管接实验段右侧壁面的三个测压孔，取其液柱长度平均值为II L 。
其余测压管分成两组，分别与上下翼面测压孔一一对应连接，并有编号，其液柱长度为i L 。
这两组测压管间留一空管通大气，起分隔提示作用。
三、实验原理测定物体表面压强分布的意义如下：首先，根据表面压强分布，可以知道物体表面上各部分的载荷分布，这是强度设计的基本数据；其次，根据表面压强分布，可以了解气流绕过物体时的物理特性，如何判断激波，分离点位置等。
在某些风洞中（例如在二维风洞中，模型紧夹在两壁间，不便于装置天平），全靠压强分布来间接推算出作用在机翼上的升力或力矩。
测定压强分布的模型构造如下：在物体表面上各测点垂直钻一小孔，小孔底与埋置在模型内部的细金属管相通，小管的一端伸出物体外（见图1），然后再通过细橡皮管与多管压力计上各支管相接，各测压孔与多管压力计上各支管都编有号码，于是根据各支管内的液面升降高度，立刻就可判断出各测点的压强分布。
第7章 超音速翼型和机翼的气动特性(3)
∫
bn
0
dy 1 dxn + bn dxn f
2
∫
bn
0
dy dxn dxn c
2
无限斜置翼的波阻系数公式
根据上述超声速无限斜置翼气动特性公式计算的升力 线斜率随后掠角的变化和零升波阻系数随后掠角的变化理 论曲线见下图： 论曲线见下图：
无限斜置翼的波阻系数公式
无限斜置翼的压强系数和载荷系数公式
dy u dy (C p u ) n = ∓ α ± ( ) f ± ( l ) c l 2 dx dx cos χ Ma∞ cos 2 χ − 1 2
法向载荷系数为： 法向载荷系数为：
dy (∆C p ) n = (C pl − C pu ) n = α − ( dx ) f 2 2 cos χ Ma∞ cos χ − 1 4
bn = b cos χ
如果上述波阻系数公式中的表面导数保持为法 向导数不作代换， 向导数不作代换，则波阻系数公式还可表达为 ： 4α 2 cos χ 4 I cos 3 χ C db = + 2 2 2 Ma∞ cos χ − 1 Ma∞ cos 2 χ − 1
其中 1 I= bn
∫
bn
0
dy 1 dxn + dx bn n f
2
无限斜置翼的波阻系数公式
(C d b ) n = 4 2 1 α n + 2 bn Ma∞n − 1
∫
bn
0
dy dx n
1 dx n + bn f
2
∫
bn
0
dy dx n
翼型气动特性及其设计优化
翼型气动特性及其设计优化翼型是航空、航天领域中最基本的构件之一，其气动特性的优化对于提高飞行能力，降低油耗，增加航程等方面有着重要的作用。
本文将从基本概念开始，通过对气动特性的分析和探讨，介绍如何进行翼型优化设计。
一、翼型基本概念翼型是指截面形状成翼形的构件，它在空气中运动时，会产生升力和阻力。
升力是垂直向上的力，阻力是沿着运动方向的力。
而翼型的特性包括以下几个方面：升力系数、阻力系数、升阻比、稳定性等。
其中，升力系数是表示翼型升力产生能力的指标，通常用Cl来表示。
阻力系数则是表示翼型阻力产生能力的指标，通常用Cd来表示。
升阻比是Cl/Cd，是一个衡量翼型效率的重要参数。
稳定性则是指翼型在空气中运动时的稳定性。
二、翼型气动特性分析翼型的气动特性是翼型优化设计的基础。
了解翼型的气动特性可以帮助设计人员更好地掌握其特点，并在设计时针对性地进行优化。
1. 升力系数分析升力系数Cl是翼型气动特性中最为重要的一个系数，它与翼型截面形状、攻角、雷诺数等因素密切相关。
翼型升力系数的大小与翼型的凸度、弯曲度、良好的分离、截面厚度等有关。
2. 阻力系数分析阻力系数Cd是指翼型运动时产生的阻力，它与翼型的截面形状、表面摩擦力、压力分布等有关。
在设计优化中，阻力系数的减小常常是设计的目标之一。
3. 升阻比分析升阻比是翼型在不同的条件下（攻角、雷诺数）所产生的升力系数与阻力系数之比。
好的翼型设计应该追求高升阻比，以提高飞行效率。
4. 稳定性分析稳定性是指翼型在运动过程中所表现出的稳定性能力，包括长期稳定性和短期稳定性。
翼型的稳定性与其几何特征、流场特性、攻角等因素密切相关。
三、翼型优化设计1. 翼型参数分析翼型优化设计需要对翼型的参数进行分析，例如凸度、弯曲度、良好的分离、截面厚度等参数。
在优化设计过程中应该根据设计需要和实际情况对这些参数进行调整。
2. 数值模拟分析数值模拟分析是翼型优化设计的重要方法之一。
通过CFD流体力学分析软件进行数值模拟分析，可以快速准确地评估翼型的气动特性，优化翼型设计方案。
飞机机翼的气动特性研究与优化设计
飞机机翼的气动特性研究与优化设计在航空工程领域，飞机机翼的气动特性研究与优化设计是一项重要的工作。
机翼的气动特性直接影响着飞机的飞行性能和安全性。
本文将对飞机机翼的气动特性进行研究，并提出优化设计方案，以期提高飞机的性能和安全性。
一、气动力学基础在开始研究飞机机翼的气动特性之前，我们首先需要了解一些气动力学基础知识。
气动力学是研究空气与物体运动相互作用的科学，而飞机机翼则是在飞行中扮演着至关重要的角色。
机翼产生升力和阻力是其最基本的气动特性。
升力使飞机能够克服重力并维持在空中飞行，而阻力则是抵抗飞机前进的力量。
除此之外，机翼的升阻比、失速特性、气动操纵特性等也是需要研究与优化的关键要素。
二、机翼气动特性研究方法为了研究飞机机翼的气动特性，科学家和工程师们采用了多种研究方法。
其中，数值模拟、风洞试验和实际飞行测试是最常见的方法。
1. 数值模拟数值模拟是通过计算机模拟飞机在各种飞行状态下与空气之间的相互作用，从而得出机翼的气动特性。
数值模拟方法可以节省时间和成本，并且可以对各种参数进行敏感性分析，提供了许多有价值的信息。
2. 风洞试验风洞试验是通过在实验室里建立一个人工流体环境，模拟飞机在真实空气中的飞行情况。
利用风洞试验可以获得具体的数据和图像，并验证数值模拟的准确性。
3. 实际飞行测试实际飞行测试是验证数值模拟和风洞试验结果的最终步骤。
通过在真实飞行中对机翼的气动特性进行观测和测量，可以对研究结果进行验证和修正。
三、飞机机翼气动特性的优化设计了解了机翼的气动特性研究方法后，我们可以开始讨论如何进行机翼的优化设计。
机翼的优化设计旨在减小阻力、提高升力，并尽量降低飞机的空气阻力。
1. 翼型设计翼型的选择对机翼的气动特性有着重要的影响。
不同的翼型具有不同的升阻比、失速速度和气动操纵特性。
通过翼型的优化设计，可以在提高升力的同时减小阻力，提高整体飞行性能。
2. 翼展与梢加载荷分布翼展和梢加载荷分布也是影响机翼气动特性的关键因素。
翼型实验报告
翼型实验报告翼型实验报告引言翼型是飞机设计中至关重要的组成部分，其形状和性能直接影响着飞机的飞行特性。
为了研究和优化翼型的性能，我们进行了一系列的实验。
本报告旨在总结和分析这些实验的结果，并探讨翼型在飞机设计中的重要性。
实验设备和方法我们使用了一台风洞实验设备，该设备能够模拟飞机在空气中的飞行环境。
实验中，我们选择了几种常见的翼型，包括对称翼型和非对称翼型，并通过改变其攻角来观察翼型的气动性能。
实验结果与分析1. 对称翼型的实验结果在对称翼型实验中，我们发现随着攻角的增加，升力系数逐渐增大。
这是因为随着攻角的增加，翼型对气流的抬升作用也增强了。
然而，当攻角过大时，翼型会失去稳定性，产生失速现象，升力系数会迅速下降。
此外，我们还观察到在较大攻角下，对称翼型的阻力系数也会显著增加。
这是由于较大攻角下，气流在翼型上的流动更加复杂，产生了更多的湍流和阻力。
2. 非对称翼型的实验结果与对称翼型不同，非对称翼型在不同攻角下的气动性能表现出更大的差异。
我们观察到在较小攻角下，非对称翼型产生了较小的升力系数和阻力系数。
然而，随着攻角的增加，非对称翼型的升力系数显著上升，而阻力系数也有所增加。
这是因为非对称翼型的上下表面形状不对称，使得气流在上表面流动更加迅速，从而产生了更大的升力。
3. 翼型在飞机设计中的重要性通过以上实验结果的分析，我们可以得出翼型在飞机设计中的重要性是不可忽视的。
翼型的形状和性能直接影响着飞机的升力和阻力特性，进而影响着飞机的起飞性能、爬升性能和巡航性能等。
因此，在飞机设计过程中，选择合适的翼型对于飞机的性能优化至关重要。
结论通过翼型实验，我们得出了一些重要的结论。
首先，对称翼型和非对称翼型在不同攻角下的气动性能表现出明显的差异。
其次，翼型对飞机的升力和阻力特性有着重要影响，因此在飞机设计中选择合适的翼型是必不可少的。
最后，我们还需要进一步研究和优化翼型的设计，以提高飞机的性能和安全性。
总结通过本次翼型实验，我们深入了解了翼型在飞机设计中的重要性。
飞机翼型设计及其气动特性分析
飞机翼型设计及其气动特性分析飞机翼型是飞机气动外形的重要组成部分，其形状和参数对于飞机的性能、燃油经济性、舒适性和安全性等方面都有着重要的影响。
如何设计出优秀的飞机翼型，使其具有良好的气动特性，是飞机设计的重要课题之一。
翼型的选择在飞机设计的初步阶段，需要根据任务需求和技术条件，选择合适的翼型。
现代飞机翼型大致可分为四类：直翼、后掠翼、前缘后掠翼和双曲线翼。
直翼结构简单，制造成本低，但飞行性能一般；后掠翼具有良好的高速性能，但低速性能差；前缘后掠翼的优点是高速和低速性能均较好，但是制造难度较大；双曲线翼兼顾高速和低速性能，但制造复杂。
较新型的翼型是蝶形翼、斜三角翼、翼身一体等，总体来说，选择合适的翼型是需要考虑多方面因素的综合考虑。
翼型气动特性分析飞机翼型的气动特性包括升阻特性、稳定性和操纵性。
其中升阻特性是最重要的，它决定了飞行速度、起飞和着陆距离以及载荷能力等方面的性能。
升力系数是描述翼型升力的重要参数。
在翼型设计中，需要尽可能地提高翼型的最大升力系数，以提高飞机起飞和着陆性能。
同时，升力系数的变化规律对哪些因素敏感，比如攻角、马赫数、气压高度等因素需要深入研究，以更好的处理飞机的飞行特性。
阻力系数是衡量升阻性能的重要参数。
较小的阻力系数有利于提高飞机的速度和燃油经济性，降低噪声和污染等方面。
一般不同攻角情况下的阻力系数变化，另外还需要研究横滚阻力以及迎风面阻力等方面的性能变化情况。
气动稳定性是飞机翼型设计中的关键性问题，翼型的气动稳定性主要表现在其稳定裕度和稳定性边界上。
稳定裕度的大小反映了翼型受扰动时保持稳定的能力，而稳定性边界则是指翼型失去稳定性的临界状态。
操纵性是指飞机在飞行中对操纵输入的响应能力，包括响应速度、控制精度、横向和纵向操纵性等各方面内部和外部的因素。
在设计翼型时，需要确定操纵面的尺寸和位置等参数，以将操纵性最大化并保持良好的稳定性和控制。
总体来说，翼型设计时需要考虑多种因素的综合影响，从而得到最优的气动特性。
机翼流动特性实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究机翼在不同迎角和雷诺数条件下的流动特性，包括边界层的发展、分离流动、升力系数、阻力系数等，以期为飞机设计提供理论依据。
二、实验原理机翼的流动特性主要受雷诺数、迎角、翼型等因素的影响。
实验中，通过改变迎角和雷诺数，观察机翼表面的流动情况，并测量升力系数和阻力系数，分析机翼的气动特性。
三、实验设备1. 风洞：用于产生稳定的气流环境。
2. 机翼模型：用于模拟实际机翼的流动特性。
3. 数据采集系统：用于测量升力系数、阻力系数、风速、风向等参数。
4. 高速摄影系统：用于观察机翼表面的流动情况。
四、实验方法1. 实验前，将机翼模型安装于风洞中，确保模型安装牢固，并对模型进行标定。
2. 根据实验要求，调整迎角和雷诺数，使气流在机翼模型上形成稳定的流动。
3. 开启数据采集系统和高速摄影系统，记录实验数据。
4. 观察机翼表面的流动情况，分析边界层的发展、分离流动等特性。
5. 根据实验数据，计算升力系数和阻力系数。
五、实验结果与分析1. 边界层发展实验结果表明，随着迎角的增大，边界层厚度逐渐增加。
当迎角达到一定值时，边界层开始出现分离现象。
在分离区，气流速度降低，导致升力系数下降。
2. 分离流动实验观察到，在分离区，气流速度降低，流动变得不稳定。
分离点的位置随迎角的增大而向翼尖移动。
分离流动会导致升力系数下降，阻力系数上升。
3. 升力系数和阻力系数实验结果表明，随着迎角的增大，升力系数逐渐增大，阻力系数逐渐减小。
在低雷诺数条件下，升力系数和阻力系数的变化趋势与高雷诺数条件下基本一致。
六、结论1. 随着迎角的增大，边界层厚度逐渐增加，分离流动现象逐渐明显。
2. 分离点的位置随迎角的增大而向翼尖移动。
3. 升力系数和阻力系数随迎角的增大而发生变化。
七、实验总结本次实验通过改变迎角和雷诺数，研究了机翼的流动特性。
实验结果表明，迎角和雷诺数对机翼的流动特性有显著影响。
实验结果可为飞机设计提供理论依据，有助于优化机翼设计，提高飞机的气动性能。
空气动力学翼型压强分布测量与气动特性分析实验报告
《空气动力学》课程实验翼型测压与气动特性分析实验报告指导老师：实验时间：实验地点：小组成员：专业：一、实验目的1 熟悉测定物体表面压强分布的方法，用多管压力计测出水柱高度，利用伯努利方程计算出翼型表面压强分布。
2 测定给定迎角下，翼型上的压强分布，并用坐标法绘出翼型的压强系数分布图。
3 采用积分法计算翼型升力系数，并绘制不同攻角下的升力曲线。
4 掌握实验段风速与电流频率的校核方法。
二、实验仪器和设备（1） 风洞：低速吸气式二元风洞。
实验段为矩形截面，高0.3米，宽0.3米。
实验风速20,30,40V ∞=/m s 。
实验段右侧壁面的静压孔可测量实验段气流静压p ∞，实验段气流的总压0p 为实验室的大气压a p 。
表2.1 来流速度与电流频率的对应（参考）表2.2 翼型测压点分布表上表面下表面（2） 实验模型：NACA0012翼型，弦长0.12米，展长0.09米，安装于风洞两侧壁间。
模型表面开测压孔，前缘孔编号为0，上下翼面的其它孔的编号从前到后，依次为1、2、3 ……。
（如表-2所示）（3） 多管压力计：压力计斜度90θ=，压力计标定系数 1.0K =。
压力计左端第一测压管通大气，为总压管，其液柱长度为I L ；左端第二测压管接风洞收缩段前的风洞入口侧壁静压孔，其液柱长度为IN L ；左端第三、四、五测压管接实验段右侧壁面的三个测压孔，取其液柱长度平均值为II L 。
其余测压管分成两组，分别与上下翼面测压孔一一对应连接，并有编号，其液柱长度为i L 。
这两组测压管间留一空管通大气，起分隔提示作用。
三、实验原理测定物体表面压强分布的意义如下：首先，根据表面压强分布，可以知道物体表面上各部分的载荷分布，这是强度设计的基本数据；其次，根据表面压强分布，可以了解气流绕过物体时的物理特性，如何判断激波，分离点位置等。
在某些风洞中（例如在二维风洞中，模型紧夹在两壁间，不便于装置天平），全靠压强分布来间接推算出作用在机翼上的升力或力矩。
翼型与机翼的气动特性
阻力系数随来流马赫数之变化
阻力系数随来流马赫数的变化
俯仰力矩特性随来流马赫数之变化
压力中心随来流马赫数的变化
机翼主要几何参数对跨声速气动特性 的影响
翼型的临界马赫数将随翼型的相对厚度、相对弯度以及升 力系数Cy的增大而降低
翼型临界马赫数与相对厚度的关系
翼型临界马赫数与相对弯度的关系
第六章 翼型与机翼的气动特性
Present theoretical methods for the calculation of airfoil aerodynamic properties
6.1 翼型和机翼的发展简史
翼型(airfoil)与机翼(wing)
平行于机翼的对称面截得的机翼截面，称为翼剖面，即翼 型。机翼是由翼型构成的，是飞行器产生升力的主要部件 ，翼型的几何形状是机翼的基本几何特性之一。
翼型的几何参数
Leading edge: 前缘 Chord line: 弦线 Thickness: 厚度 Mean chamber line:
trailing edge: 后缘
chord length: 弦长
camber:
弯度
中弧线
翼型的分类
按几何形状，翼型可分为两类： 圆头尖尾的，用于低速、亚声速和跨声速飞行的飞机机翼
当粘性考略在流动中时，这种悖论立马消失。 事实上，流动的粘性产生翼型阻力的唯一原因。 阻力产生于两种物理机制：
1、表面摩擦阻力：即作用在表面上的剪切力
2、由于流动分离产生的压差阻力，有时也叫 做形阻力
如图a清晰展示出剪切力产生的阻力。由于流动分离（b ）产生的压差阻力相对来说是一个细微的现象
矩形机翼在亚声速气流 中的气动载荷分布
第四章+低速翼型的气动特性(1)
低速翼型绕流图画
低速圆头翼型小迎角时绕流图画 （5）在下翼面流体质点速度从驻点开始一直加速到 ） 后缘，但不是均匀加速的。 后缘，但不是均匀加速的。
低速翼型绕流图画
低速翼型绕流图画
（5）随着迎角的增大，驻点逐渐后移 ）随着迎角的增大，
低速翼型绕流图画
（6）随着迎角的增大，上翼面最大速度点越靠近前 ）随着迎角的增大， 最大速度值越大，上下翼面的压差越大， 缘，最大速度值越大，上下翼面的压差越大，因而升 力越大。 力越大。
迎角较大时， 迎角较大时，翼型上表面流动出现分离
翼型的气动参数
当迎角大过一定的值之后， 当迎角大过一定的值之后， 升力曲线开始弯曲
迎角再增大一些，升力系数达最大值， 迎角再增大一些，升力系数达最大值， 对应迎角称临界迎角
再增大迎角，升力系数开始下降， 再增大迎角，升力系数开始下降， 这一现象称为翼型的失速
低速翼型绕流图画
低速圆头翼型小迎角时绕流图画
（4）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。压力分布是在驻点处压力最大， 最大值，然后逐渐减速。压力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（ 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）。 梯度区）。
这个临界迎角也称为失速迎角
翼型的气动参数
有弯度的翼型升力系数曲线不通过原点 升力系数为零的迎角定义为零升迎角α 升力系数为零的迎角定义为零升迎角α0
翼型的气动参数
过后缘点与几何弦线成α 过后缘点与几何弦线成α0 的直线称为零升力线 弯度越大， 弯度越大， α0越大
翼型失速
原因： 原因：翼型上表面流动出现明显分离 Re越大，失速越迟，最大升力系数越大 越大，失速越迟， 越大
飞行器的气动特性实验与分析
飞行器的气动特性实验与分析一、飞行器气动特性实验的目的和意义飞行器在空气中飞行时，受到空气动力的作用。
这些空气动力包括升力、阻力、侧向力和力矩等，它们的大小和分布直接影响着飞行器的飞行性能、稳定性和操纵性。
通过进行气动特性实验，可以获取飞行器在不同飞行条件下的空气动力数据，为飞行器的设计优化、飞行性能预测和飞行控制提供可靠的依据。
实验的目的主要有以下几个方面：1、验证和改进理论计算和数值模拟结果理论和计算方法虽然能够对飞行器的气动特性进行预测，但由于实际流动的复杂性和模型的简化，往往存在一定的误差。
实验可以提供真实的空气动力数据，用于验证和改进理论和计算方法，提高预测的准确性。
2、探索新的气动布局和设计概念在飞行器的研发过程中，常常需要探索新的气动布局和设计概念。
实验可以直观地展示不同设计方案的气动性能，帮助设计人员筛选出最优的设计方案。
3、评估飞行器的飞行性能和稳定性通过实验测量飞行器在不同飞行状态下的空气动力参数，可以评估其飞行性能，如升阻比、最大升力系数等，以及稳定性，如纵向稳定性、横向稳定性等。
4、为飞行控制提供输入参数飞行器的飞行控制系统需要准确的空气动力参数来实现精确的控制。
实验结果可以为飞行控制系统的设计和调试提供必要的输入参数。
二、飞行器气动特性实验的类型和方法飞行器气动特性实验可以分为风洞实验和飞行实验两大类。
1、风洞实验风洞是一种用于模拟飞行器在空气中飞行的实验设备。
风洞实验具有成本低、可控性强、重复性好等优点，是飞行器气动特性研究的主要手段之一。
风洞实验根据风洞的类型和实验目的，可以分为低速风洞实验、高速风洞实验和跨音速风洞实验等。
在风洞实验中，通常使用模型来模拟真实的飞行器。
模型的制作精度和相似性对实验结果的准确性有很大影响。
常见的模型制作材料有木材、塑料、金属等。
风洞实验的测量技术包括压力测量、力测量、流场测量等。
压力测量可以采用压力传感器或压力扫描阀来测量模型表面的压力分布；力测量可以使用天平来测量模型所受到的升力、阻力和力矩；流场测量可以采用粒子图像测速技术（PIV）、激光多普勒测速技术（LDV）等手段来获取流场的速度分布和湍流特性。
超声速翼型及亚声速翼型的气动特性
超声速翼型和亚声速翼型的气动特性总负责：祝恺辰（071450704）组员：辛宏宇(071450703)超声速和亚声速翼型不同的主要原因是超声速翼型需承受激波阻力。
激波超声速气体中的强压缩波。
微扰动（如弱压缩波）的叠加而形成的强间断，带有很强的非线性效应。
经过激波，气体的压强、密度、温度都会突然升高，流速则突然下降。
压强的跃升产生可闻的爆响。
如飞机在较低的空域中作超音速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。
理想气体的激波没有厚度，是数学意义的不连续面。
实际气体有粘性和传热性，这种物理性质使激波成为连续式的，不过其过程仍十分急骤。
因此，实际激波是有厚度的，但数值十分微小，只有气体分子自由程的某个倍数，波前的相对超音速马赫数越大，厚度值越小。
一、超音速薄翼型翼型作亚声速运动和超声速运动时，对气流的扰动有很大不同根据动量定律，向前流出的气体将给翼型一个像后的反作用力，它有一个阻力分量；而从控制面向后流出的气流对翼型有一个推力分量；同理，向前流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。
而向后流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。
从控制面垂直进出的流动不会是翼使翼型承受阻力或是推力。
这样，在无粘性流体中作亚胜诉流亚声速扰动无界原子弹爆炸形成的蘑菇云也是一种激波超声速扰动限于前马赫锥后，前半部压缩，后半部膨胀，扰动均沿着波德传播方向即垂直于马赫波动的翼型不承受阻力（推力与阻力相消），而超声速翼型将承受阻力，这种与马赫波传播有关的阻力称为波阻。
超声速流动中，绕流物体产生的激波阻力大小与物体头波钝度有着密切的关系。
由于钝物的绕流将产生离体激波，激波阻力大；而尖头体的绕流将产生附体激波，激波阻力小。
因此，对于超声速翼型，前缘最好作成尖的，如菱形、四边形、双弧形。
但是对于超声速飞机，总是要经历起飞和着陆的低速阶段，尖头翼型在低速绕流时，较小迎角下气流就要发生给力，是翼型的气动特性能变坏。
为此，为了兼顾超声速飞机的低速特性，目前低超声速的翼型，其形状都采用小圆头的对称薄翼。
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《空气动力学》课程实验指导书
翼型压强分布测量与气动特性分析实验
一、实验目的
1 熟悉测定物体表面压强分布的方法，用多管压力计测出水柱高度，利用伯努利方程计算出翼型表面压强分布。
2 测定给定迎角下，翼型上的压强分布，并用坐标法绘出翼型的压强系数分布图。
3 采用积分法计算翼型升力系数，并绘制不同实验段速度下的升力曲线。
4 掌握实验段风速与电流频率的校核方法。
二、实验仪器和设备
（1） 风洞：低速吸气式二元风洞。
实验段为矩形截面，高0.3米，宽0.3米。
实验风速
20,30,40V ∞=/m s 。
实验段右侧壁面的静压孔可测量实验段气流静压p ∞，实验段气流的总压0p 为实验室的大气压a p 。
表2.1 来流速度与电流频率的对应（参考）
表2.2 翼型测压点分布表
上表面
下表面
（2） 实验模型：NACA0012翼型，弦长0.12米，展长0.09米，安装于风洞两侧壁间。
模
型表面开测压孔，前缘孔编号为0，上下翼面的其它孔的编号从前到后，依次为1、2、3 ……。
（如表-2所示）
（3） 多管压力计：压力计斜度90θ=，压力计标定系数 1.0K =。
压力计左端第一测压管
通大气，为总压管，其液柱长度为I L ；左端第二测压管接风洞收缩段前的风洞入口侧壁静压孔，其液柱长度为IN L ；左端第三、四、五测压管接实验段右侧壁面的三个测压孔，取其液柱长度平均值为II L 。
其余测压管分成两组，分别与上下翼面测压孔一一对应连接，并有编号，其液柱长度为i L 。
这两组测压管间留一空管通大气，起分隔提示作用。
三、实验原理
测定物体表面压强分布的意义如下：首先，根据表面压强分布，可以知道物体表面上各部分的载荷分布，这是强度设计的基本数据；其次，根据表面压强分布，可以了解气流绕过物体时的物理特性，如何判断激波，分离点位置等。
在某些风洞中（例如在二维风洞中，模型紧夹在两壁间，不便于装置天平），全靠压强分布来间接推算出作用在机翼上的升力或力矩。
测定压强分布的模型构造如下：在物体表面上各测点垂直钻一小孔，小孔底与埋置在模型内部的细金属管相通，小管的一端伸出物体外（见图1），然后再通过细橡皮管与多管压力计上各支管相接，各测压孔与多管压力计上各支管都编有号码，于是根据各支管内的液面升降高度，立刻就可判断出各测点的压强分布。
多管压力计的原理与普通压力计相同，都是基于连通器原理，只是把多个管子装在同一架子上而已，这样就可同时观察多点的压强分布情况，为了提高量度的准确性，排管架的倾斜度可任意改变。
图3.1 接多管压力计上各相应支管 图3.2 实验安装示意图
实验段风速固定、迎角不变时，根据连通器原理可知，翼面上第i 点的当地静压i p 与实验段的静压p ∞关系为：
sin sin i i II p K gL p K gL ρθρθ∞+=+液液
即
()s i
n ,(0,1,2,3i i I I
i p p p K g L L i ρθ∞∆=-=-=液 （1） 实验段的气流静压p ∞与大气压a p （即总压0p ）关系为：
0sin sin II I p K gL p K gL ρθρθ∞+=+液液
根据伯努利方程，则实验段的气流动压为：
201
()sin 2
a II I q p p V K g L L ρρθ∞∞∞≡-=
=-液 （2） 同理，风洞入口段收缩管前的气流动压为：
2IN 0IN IN 1()sin 2
a IN I q p p V K g L L ρρθ≡-=
=-液 （3） a ρ、ρ液分别为空气密度和压力计工作液（水）密度。
于是，翼面上第i 点的压强系数为
i II i
i II I
p L L Cp q L L ∞∆-≡
=
- （4） 翼型在给定迎角下的升力由上下表面的压力差产生，升力系数的值即从翼型前缘到后缘对压力系数进行积分得到的：
(p p )[(p )(p )]c
c
l u l u L dx p p dx ∞∞=-=---⎰⎰
1
00
1*()()*c l pl pu pl pu L x C C C dx C C d q c c c ∞==-=-⎰⎰
其中，pl C 为翼型下表面的压力系数，pu C 为翼型上表面的压力系数，c 为翼型的平均气动弦长。
四、实验步骤
（1） 记录实验室的大气参数、压力计工作液（水））密度：
○
1气温：30a
t C =︒；
○
2海拔：m h 400=； ○
3工作液（水）密度：3
995.65/kg m ρ=液； ○4重力加速度g ：29.79/g m s =； ○
5大气压强： 95920a p Pa =；
○
6翼型弦长：mm c 120=； （2） 将压力计座底调为水平，再调节液面高度使测压管液面与刻度“0”平齐，斜角90θ=。
（3） 将风洞壁面测压孔、翼面测压孔与多管压力计的测压管对接好，检查接头有无漏气。
（4） 将模型迎角调节到位并固定，风洞开车，由变频器进行风速调节，迎角控制机构进
行迎角调节。
实验中迎角为4
8-，增量为2°。
（5） 记录数据：在风速稳定和迎角不变时，读取并记录大气压管液柱高度I L 、风洞入口
处液柱高度IN L 、风洞实验段液柱高度II L 、翼型表面各测点的液柱高度i L 。
（6） 关闭风洞，整理实验场地，将记录交老师检查。
（7） 整理实验数据，写好实验报告。
五、实验要求
实验中注意观察，上下翼面的压强随迎角的变化，尤其是前缘点压强和上翼面后段的压强的变化。
六、实验报告要求
（1） 原始数据完整。
实验室的大气数据；压力计的系数；工作液数据；风速数据。
实验
段风速计算公式：
V ∞=
（m/s ）
其中空气密度a ρ由下式计算：
287.053*(273.15)
a
a a p t ρ=
+ （kg/m 3）
（2） 根据记录的实验室数据、风洞实验段压力数据以及电机频率，进行实验段风速与电
机频率的校核，并与参考数据进行对比分析。
（3） 列表记录在不同迎角下的翼型表面压强系数数据，迎角为参数，用坐标法给出翼型
的压强系数分布图。
（4） 根据计算的压强系数分布，采用积分法计算翼型的升力系数，并绘出升力系数随攻
角变化的曲线
七、思考题
1. 如何根据压强分布，判断驻点的位置？
2. 如何根据压强分布，判断分离现象的发生？
3. 如何粗略地判断出零升角（升力为零的角度）？
4. 如何获得风洞入口处，即收缩段前的气流速度？
5. 如何估算风洞收缩段的面积收缩比？
6. 为何模型上，上表面前半部的测压孔较密？
八、实验结果
1、实验室实验参数
（见第四节：实验步骤）
2、实验段风速校核
（与参考数据做对比，并做误差原因分析）
3、翼型表面压力测量原始数据与压力分布曲线3.1原始数据
3.2 压力分布曲线
（不同流速，不同攻角下的表面压力系数分布）4、升力系数与曲线
4.1 升力系数（积分法）
4.2 升力系数曲线
（不同风速下，升力系数随攻角变化曲线）。