空气动力学课件-第1章 翼型解析

yt
1 2
( yu
yd
), c
max(
yt ),
xc
xc b
§1.1 翼型的几何参数及其发展
§1.1 翼型的几何参数及其发展
3、NACA翼型编号
美国国家航空咨询委员会在二十世纪三十年代后期，对 翼型的性能作了系统的研究，提出了NACA四位数翼族 和五位数翼族。他们对翼型做了系统研究之后发现：（1） 如果翼型不太厚，翼型的厚度和弯度作用可以分开来考 虑；（2）各国从经验上获得的良好翼型，如将弯度改直， 即改成对称翼型，且折算成同一相对厚度的话，其厚度 分布几乎是不谋而合的。由此提出当时认为是最佳的翼 型厚度分布作为NACA翼型族的厚度分布。即
§1.1 翼型的几何参数及其发展
通常飞机设计要求，机翼和尾翼的升力尽可能大、阻力 小、并有小的零升俯仰力矩。因此，对于不同的飞行速 度，机翼的翼型形状是不同的。 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； 对于高亚声速飞机，为了提高阻力发散Ma数，采用超临 界翼型，其特点是前缘丰满、上翼面平坦、后缘向下凹； 对于超声速飞机，为了减小激波阻力，采用尖头、尖尾 形翼型。
1、翼型的定义与研究发展
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，而立尾和平尾是飞机保持安定性和操纵性的气动 部件。一般飞机都有对称面，如果平行于对称面在机翼 展向任意位置切一刀，切下来的机翼剖面称作为翼剖面 或翼型。翼型是机翼和尾翼成形重要组成部分，其直接 影响到飞机的气动性能和飞行品质。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
对于风力机叶片，主要有美国的NERL S系列、丹麦的RISO 系列、瑞典的FFA-W系列和荷兰的DU系列翼型。
一般风力机专用翼型要求有较大的升阻比，并且对粗糙度 不敏感。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
第一次最早的机翼是模仿风筝的，在骨架上张蒙布，基 本上是平板。在实践中发现弯板比平板好，能用于较大 的迎角范围。 1903年莱特兄弟研制出薄而带正弯度的翼 型。儒可夫斯基的机翼理论出来之后，明确低速翼型应 是圆头，应该有上下缘翼面。圆头能适应于更大的迎角 范围。
第 1 章 低速翼型的气动特性
1.1 翼型的几何参数和翼型研究的发展简介 1.2 翼型的空气动力系数 1.3 低速翼型的低速气动特性概述 1.4 库塔-儒可夫斯基后缘条件及环量的确 定 1.5 任意翼型的位流解法 1.6 薄翼型理论 1.7 厚翼型理论 1.8 实用低速翼型的气动特性
§1.1 翼型的几何参数及其发展
x2
]
x p
式中，p为弧线最高点的弦向位置。中弧线最高点的高度 f（即弯度）和该点的弦向位置都是人为规定的。给f和p 及厚度c以一系列的值便得翼型族。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
其中第一位数代表f，是弦长的百分数；第二位数代表p，是弦长的十 分数；最后两位数代表厚度，是弦长的百分数。例如NACA 0012是一 个无弯度、厚12%的对称翼型。有现成实验数据的NACA四位数翼族 的翼型有6%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、21%、24%
翼型上、下表面（上、下缘）曲线用弦线长度的相对坐标的
函数表示。
yu
yuቤተ መጻሕፍቲ ባይዱb
fu (x),yd
yd b
fd (x), x
x x
这里，y也是以弦长b为基准的相对值。上下翼面之间的距用
2 yt yu yd
翼型的厚度定义为
c max yu yd
例如，c =9%，说明翼型厚度为弦长的9%
§1.1 翼型的几何参数及其发展
§1.1 翼型的几何参数及其发展
一战期间，交战各国都在实践中摸索出一些性能很好的翼型。如儒可夫 斯基翼型、德国Gottingen翼型，英国的RAF翼型（Royal Air Force英 国空军；后改为RAE翼型---Royal Aircraft Estabilishment 皇家飞机 研究院），美国的Clark-Y。三十年代以后，美国的NACA翼型 （National Advisory Committee for Aeronautics，后来为NASA，National Aeronautics and Space Administration ），前苏联的ЦАΓИ翼型 （中央空气流体研究院）。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
五位数翼族的厚度分布与四位数翼型相同。不同的是中弧线。具体的 数码意义如下：第一位数表示弯度，但不是一个直接的几何参数，而是 通过设计升力系数来表达的，这个数乘以3/2就等于设计升力系数的十 倍。第二、第三两位数是2p，以弦长的百分数来表示。最后两位数仍是 百分厚度。 例如NACA 23012这种翼型，它的设计升力系数是（2）×3/20=0.30； p=30/2,即中弧线最高点的弦向位置在15%弦长处，厚度仍为12%。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
2 翼型的几何参数
翼型的最前端点称为前缘点，最后端点称为后缘点。 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、后缘点之间的距离，称为翼型的弦长， 用b表示，或者前、后缘在弦线上投影之间的距离。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
上下缘中点的连线称为翼型中弧线。如果中弧线是一条 直线（与弦线合一），这个翼型是对称翼型。如果中弧 线是曲线，就说此翼型有弯度。弯度的大小用中弧线上 最高点的y向坐标来表示。此值通常也是相对弦长表示的。
yf
1 2 ( yu
yd ),
f
max(y f )
最大弯度的位置表示为 x f 。
§1.1 翼型的几何参数及其发展
§1.1 翼型的几何参数及其发展
翼型的前缘是圆的，要很精确地画出前缘附近的翼型曲线， 通常得给出前缘半径。这个与前缘相切的圆，其圆心在中 弧线前缘点的切线上。翼型上下表面在后缘处切线间的夹 角称为后缘角。 在对称翼型的情况下，中弧线的纵坐标为零，所对应的翼 型曲线分布用yt表示，也称为翼型的厚度分布。即
yt
c 0.2
(0.29690
x 0.12600x 0.35160x2 0.284303 0.10150x4 )
§1.1 翼型的几何参数及其发展
前缘半径为
r 1.1019c2
中弧线取两段抛物线，在中弧线最高点二者相切。
yf
f p2
(2
px
x2
)
x p
yf
f (1 p)2
[(1
2
p)
2
px