空气动力学-气动力性能估算讲解

飞行器空气动力学课程设计

技术报告

姓名：

学号：

南京航空航天大学

2013.1.18

目录

任务书 (3)

第一章全机升力特性的估算 (5)

1.1单独外露机翼升力特性

1.2单独全机翼升力特性

1.3全机升力特性

第二章全机阻力系数的估算 (16)

2.1全机零升阻力系数随M数的变化情况

2.2 全机诱导阻力系数随M数的变化情况

2.3 全机阻力系数随M数的变化情况

2.4 全机极曲线

第三章全机焦点及中心的纵向力矩系数的估算 (32)

3.1全机焦点随M数的变化情况

3.2 全机对重心的纵向力矩系数随M数的变化情况

第四章参考资料 (35)

附图 (36)

任务书

题目：A型机纵向气动特性的估算与分析

给定飞机（详见附图），无动力装置，全动水平尾翼。

飞机高度：H=10000米

飞行M数：0.3，0.6，0.8，0.94，1.0，1.02，1.10，1.40，1.60。

飞行迎角：0°，2°，3°，5°，7°。

舵面不偏转：δθ=δA=δB=0

试估算全机的升力特性，阻力特性和纵向力矩特性。

1.单独外露机翼升力系数C y翼（外），升力线斜率C

y翼（外）

α随M数变化曲线（以迎角为参数）；

2.单独全机翼升力线斜率C

y全翼

α随M数变化曲线；

3.全机升力线斜率随M数变化曲线；

4.全机零升阻力系数C x

随M数变化曲线；

5.全机诱导阻力系数随M数变化曲线；

6.全机阻力系数随M数变化曲线；

7.全机极曲线；

8.全机焦点随M数变化曲线；

9.全机对重心的纵向力矩系数随M数的变化曲线；

机身（截尾）外形曲线

r 身

0=[1−(1−

2x

)

2

]

3

4

式中r0=r m ax=0.794, l

身

=19.84。

原始几何数据：

一飞机重心

距机头顶点7.96（位于机身轴线上），长度以米为单位（面积为米2）。

剖面机翼双弧形平尾圆弧形立尾NACA0006 c̅0.06 0.06 0.06

厚度位置x̅c0.5 0.5 0.3

展弦比（全翼） 3.09 3.99

稍根比0.39 0.33

全翼面积38.81 7.74

第一章全机升力特性的估算1.1 单独外露机翼升力特性

1.1.1 单独外露机翼几何参数

由机身几何尺寸图可得如下参数：

机翼与机身连接部分机身平均半径R=0.78m；

外露机翼根弦长b

根=4.665m，稍弦长b

稍

=1.985m，根梢比η=2.45；

外露机翼面积S

外

=31.222m²；

外露机翼展弦比λ

外

=2.824；

其中相似参数：λ

外tanχ0.5=0.17，λ√c̅

3=1.11；

1.1.2 C

y翼（外）

α的计算

查讲义中图1-1，得C

y翼（外）

α如表1.1所示。

升力线斜率C

y翼（外）

α随M数变化曲线如图1所示。

1.1.3 C

y翼（外）

的计算

根据1.1.2算出的升力线斜率，在不同迎角下升力系数如表1.2所示。

单独外露机翼升力系数C

y翼（外）

随M数变化曲线如图2所示。

1.2 单独全机翼机翼升力特性

1.2.1 全机翼几何参数

展弦比：λ=3.09； λtan χ0.5=0.1854； 根稍比：η=2.56；

相对厚度：c̅=0.06, λ√c̅3

=1.21。

1.2.2 C y 全翼

∝

的计算

单独全机翼升力线斜率 C y 全翼

∝

随M 数变化曲线如图3所示。

1.3 全机升力特性

根据全机升力线斜率 C y α

=C y

身

αS 身S

+C y 翼身α+C y 尾身αk 尾（平）

S 尾S

，需要分别计算翼

身升力线斜率、单独机身升力线斜率和尾翼升力线斜率。

1.3.1机身几何参数

r 身

r 0=[1−(1−2x

l

)2]3

4

令x=15.64，l=19.84，ro=0.794，得r 底=0.586m

L 头=9.92m L 柱=0m L 尾=5.72m 机身尾段收缩比η尾=0.738m

长细比：λ头=6.25 λ柱=0 λ尾=3.60

1.3.2单独机身升力线斜率 C y 身α

的计算 1.头部 C y 头

α的计算

由λ柱

λ头

=0，查图1-2，查得C y 头

α

随M 的变化关系，见表1.4。

2.机身零升阻力C x 0身的计算

由

D max /x=0.16，查图2-1得机身临界马赫数M KP =0.95。

在飞行高度上雷诺数与马赫数的关系：H =10000m ，a H =299.5m s ⁄，ρH =0.4153kg m 2⁄，T H =223.3K ，μ0=1.7894×10−5N ∙s m 2⁄，C =110.4K ， 由萨瑟兰公式可求得当地空气的粘性系数：

μ=μ0∙(T H 288.15)1.5∙288.15+C

T H +C

=1.4579×10−5N ∙s m 2⁄

因此：

Re =

ρH a H ML 身

μ

=1.32856×108M

（1） M ≤M KP 的情况

当M ≤M KP 时零升阻力包含有摩阻，型阻和底阻三部分。对于流线型机身，型阻很小，一般把它包括在摩阻一项中而不单独进行计算，因此机身亚音速零升阻力系数可以写成：

C x 0身=C x 摩身+C x 底

机身底部阻力的经验公式为：

C x 底=

0.029√C x 摩身

(D 底D 身

)3

头部封闭的机身的浸渍面积：

S 浸

=[2.5L 头+2.5L 船尾(1+√S 底S 身)+4(L 身−L 头−L 船尾)]∙√π

4

S 身

其中：S 身=1.981m 2， S 底=1.079m 2；

机身不是圆柱段，故：L 头=9.92m ，L 船尾=5.72m ；