第五章 低速翼型讲解

1.1 翼型的几何参数及其发展
翼型按速度分类有
低速翼型
亚声速翼型
超声速翼型
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1.1 翼型的几何参数及其发展
翼型按形状分类有
圆头尖尾形
尖头尖尾形
圆头钝尾形
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EXIT
1.1 翼型的几何参数及其发展
二、翼型的几何参数
厚度
中弧线
前缘
弯度
弦长b
弦线
NACA 4415
后缘

后缘角
0 x xf xf x 1
例: NACA ②
④
①②
f 2% xf 40%
c 12%
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1.1 翼型的几何参数及其发展
1935年，NACA又确定了五位数翼型族。 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。它的中弧线前段是三次代数式，后段是一次代数式。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
在上世纪三十年代初期，美国国家航空咨询委员会（
National Advisory Committee for Aeronautics，缩写为
NACA，后来为NASA，National Aeronautics and Space
Administration）对低速翼型进行了系统的实验研究。他们
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1.1 翼型的几何参数及其发展
1、弦长
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。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
2、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：
1.1 翼型的几何参数及其发展
4、厚度
厚度分布函数为：
yc (x)
yc b

1 2 ( yu
yl )
相对厚度
c

c b

2 ycmax b

2 ycmax
最大厚度位置
xc

xc b
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1.1 翼型的几何参数及其发展
r 5、前缘半径 L ，后缘角
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
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1.1 翼型的几何参数及其发展
美国的赖特特兄弟 所使用的翼型与利林 塔尔的非常相似，薄 而且弯度很大。这可 能是因为早期的翼型 试验都在极低的雷诺 数下进行，薄翼型的 表现要比厚翼型好。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
随后的十多年里，在反复试验的基础上研制出了大量 翼型，有的很有名，如RAF-6， Gottingen 387，Clark Y。 这些翼型成为NACA翼型家族的鼻祖。
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
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。
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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。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
中弧线y向坐标（弯度函数）为：
yf (x)
yf b

1 2
(
yu

yl
)
相对弯度
f

f b

y f max
最大弯度位置
xf

xf b
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最大厚度为 xc 30% 。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
中弧线取两段抛物线，在中弧线最高点二者相切。
yf

f xf
2
(2x f
x

x2)
y f

(1
f xf
)2
(1 2x f ) 2x f x x 2
式中，f 为相对弯度，x f为最大弯度位置。
1932年，确定了NACA四位数翼型族。
心在 x 0.05处中弧线的切线上。
翼型上下表面在后缘处切线间的夹角称为后缘角。
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1.1 翼型的几何参数及其发展
三、翼型的发展 通常飞机设计要求，机翼和尾翼的尽可能升力大、阻力
小。
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 尖尾形；而对于高亚声速飞机，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。
第1章 翼型低速气动特性
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
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1.1 翼型的几何参数及其发展
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1.1 翼型的几何参数及其发展
对翼型的研究最早可追溯到19世纪后期 ，那时的人们已经知道带有一定安装角的平 板能够产生升力，有人研究了鸟类的飞行之 后提出，弯曲的更接近于鸟翼的形状能够产 鸟翼具有弯度和大展弦比的特征 生更大的升力和效率。
平板翼型效率较低，失速迎角很小
将头部弄弯以后的平板翼型，
yu

yu b

x fu (b)
fu (x)
yl

yl b

fl
(
x b
)

fl (x)
0 x 1
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1.1 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：
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1.1 翼型的几何参数及其发展
3、弯度 翼型上下表面y向高度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
发现当时的几种优秀翼型的折算成相同厚度时，厚度分布规
律几乎完全一样。于是他们把厚度分布就用这个经过实践证
明，在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。厚度分布函数为：
yc

c (0.29690 0.2
x 0.12600x 0.35160x 2 0.28430x3 0.10150x 4 )
失速迎角有所增加
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1.1 翼型的几何参数及其发展
1884年，H.F.菲利普使用早期的风洞测试了一系列翼型， 后来他为这些翼型申请了专利。
早期的风洞
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1.1 翼型的几何参数及其发展
与此同时，德国人奥托·利林塔尔设计并测试了许多曲 线翼的滑翔机，他仔细测量了鸟翼的外形，认为试飞成功的 关键是机翼的曲率或者说是弯度，他还试验了不同的翼尖半 径和厚度分布。