翼型的概述


翼型的概述

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在空气动力学中,翼型通常理解为二维机翼,即剖面形状不变的无限翼展机翼 。低速和亚声速翼型的典型外形如图所示,它前端圆滑,后端成尖角形;后尖点称为后缘;翼型上距后缘最远的点称为前缘;连接前后缘的直线称为翼弦,其长度称为弦长 。在翼型内部作一系列与上下翼面相切的内切圆,诸圆心的连线称为翼型的中弧线,其中最大内切圆的直径称为翼型的厚度,中弧线和翼弦之间的最大距离称为弯度;前缘的曲率半径称为前缘半径 。超声速翼型的前缘也可能是尖的 。翼型的相对厚度和相对弯度分别定义为厚度和弯度对弦长之比,弯度为零的翼型称为对称翼型,其中弧线与翼弦重合 。
【翼型的概述】当翼型相对于空气运动时,翼型表面会受到气流的作用力,其合力在翼型运动方向或来流方向上的分力是翼型所受到的阻力,垂直于上述方向的分力是翼型的举力 。这些作用力对前缘(或对距前缘1/4弦长点)的力矩称为俯仰力矩 。在低速和亚声速情况下,还有一种翼型叫作层流翼型,它的最大厚度较靠后,边界层的层流段较长,因而摩擦阻力较小 。在跨声速情形下,有一种翼型叫作超临界翼型,它的上表面比较平坦,翼面上一般只产生压缩波和膨胀波,间或有弱激波,因而波阻较小 。
1、常用的模型飞机翼型有对称、双凸、平凸、凹凸,s形等几种 。对称翼型的中弧线和翼弦重合,上弧线和下弧线对称 。这种翼型阻力系数比较小,但升阻比也小 。一般用在线操纵或遥控特技模型飞机上 。
2、双凸翼型的上弧线和下弧线都向外凸,但上弧线的弯度比下弧线大 。这种翼型比对称翼型的升阻比大 。一般用在线操纵竞速或遥控特技模型飞机上 。
3、平凸翼型的下弧线是一条直线 。这种翼型最大升阻比要比双凸翼型大 。一般用在速摩不太高的初级线操纵或遥控模型飞机上 。
4、凹凸翼型的下弧线向内凹入 。这种翼型能产生较大的升力,升阻比也比较大 。广泛用在竞赛留空时间的模型飞机上 。
5、S形翼型的中弧线象横放的S形 。这种翼型的力矩特性是稳定的,可以用在没有水平尾翼的模型飞机上 。
随着航空科学的发展,世界各主要航空发达的国家建立了各种翼型系列 。美国有NACA系列,德国有DVL系列,英国有RAF系列,苏联有ЦΑΓИ系列等 。这些翼型的资料包括几何特性和气动特性,可供气动设计人员选取合适的翼型 。在现有的翼型资料中,NACA翼型系列的资料比较丰富,飞行器上采用这一系列的翼型也比较多 。NACA翼型系列主要包括下列一些翼型族:
①4位数翼型族:这是最早建立的一个低速翼型族 。例如,NACA2415翼型,其含义第一位数值2表示最大相对弯度为2%;第二位数4表示最大弯度位于翼弦前缘的40%处;末两位数15表示相对厚度为15% 。这一族翼型的中线由前后两段抛物线组成,厚度分布函数由经验的解析公式确定 。
②5位数翼型族:这是在4位数翼型族的基础上发展的 。这一族翼型的中线有两种类型,一类是简单中线,它的前段为三次曲线,后段为直线;另一类是S形中线,前后两段都是三次曲线,后段上翘的形状能使零升力矩系数为零,这个特性通过第三位数来表征,例如NACA24015中0表示后段为直线 。这族翼型的厚度分布与4位数翼型族的相同 。
③6族翼型:适用于较高速度的一些翼型族,得到广泛应用 。这种翼型又称层流翼型,它的前缘半径较小,最大厚度位置靠后,能使翼型表面上尽可能保持层流流动,以便减小摩擦阻力 。
④1族、7族、8族等翼型族,还有各种修改翼型 。以超音速飞行的飞行器,为了减小波阻常采用尖前缘的对称翼型 。常见的翼型有菱形、六面形和由上下两圆弧组成的双凸翼型 。由于飞机要在低速到高速的整个范围内使用,翼型的选用必须兼顾高、低速特性,而且采用后掠可使超音速飞机的机翼保持亚音速前缘,所以大多数超音速飞机仍采用小钝头的亚音速翼型 。而超音速导弹主要用作超音速飞行,因此弹翼多采用超音速翼型 。

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