3.机翼的几何外形和气动力和气动力矩详解.ppt

作用在翼型上的气动力和气动力矩 1.飞机机翼的几何外形和几何参数 2.升力和阻力的产生机理和影响因素 3.影响升力、阻力的因素 一、机翼的几何外形 当飞机在空中飞行时，作用在飞机上的升力主要是由机翼产生；同时机翼上也会产生阻力。机翼上的空气动力的大小和方向，在很大程度上又决定于机翼的外形，即机翼翼型（或翼剖面）几何形状、机翼平面几何形状等。描述机翼的几何外形，主要从这两方面加以说明。 1. 机翼翼型的几何参数 弦长 连接翼型前缘(翼型最前面的点)和后缘(翼型最后面的点)的直线段称为翼弦（也称为弦线），其长度称为弦长，用c表示。 相对厚度 翼型的厚度是垂直于翼弦的翼型上下表面之间的直线段长度。翼型最大厚度tmax与弦长c之比，称为翼型的相对厚度t/c或，并常用百分数表示，即 安装角 Clw=0 的迎角(用α0表示)一般为负值(0o~4o)； Clw-α 曲线在一个较大的范围内是直线段； Clw有一个最大值Clw max，而在接近最大值Clwmax前曲线上升的趋势就已减缓。 2.飞机的升力 2.3 翼型的压力分布 驻点和最低压力点 坐标表示法 2.4不同迎角对应的压力分布 2.6弯度和迎角的作用 改变后缘弯度的作用 增升装置 简单襟翼 富勒襟翼 Boeing 727 三缝襟翼 F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼 前缘缝翼 缝翼和襟翼对升力系数的影响 2.7力矩特性及焦点 焦点、压力中心 压力中心和焦点不是同一个点，由于摩擦力始终存在，零升力矩系数不等于0 焦点，又称气动中心，是这样的一个点—当迎角发生变化时，气动力对该点的力矩始终不变，因此它可以理解为气动力增量的作用点。焦点的位置是决定飞机稳定性的重要参数。焦点不随迎角变化 。 压力中心，作用于翼型上的空气动力与翼弦线的交点，这个空气动力包含升力、诱导阻力、压差阻力等。 随着迎角增大，压力中心向前移动，越来越靠近焦点 焦点会随M数增加而后移 三、阻力 摩擦阻力 压差阻力 干扰阻力 阻力相关资料 阻力1：摩擦阻力 由空气的粘性造成 附面层 ( 层流附面层 紊流附面层 ) 层流流动，摩擦阻力小；紊流流动，摩擦阻力大的多 - 尽量使物体表面的流动保持层流状态 附面层（边界层）控制问题 阻力2：压差阻力 运动着的物体前后所形成的压强差所产生的 同物体的迎风面积、形状和在气流中的位置都有很大的关系 迎面阻力 摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟哪种阻力占主要部分，主要取决于物体的形状 流线体，迎面阻力中主要是摩擦阻力 远离流线体的式样，压差阻力占主要部分，摩擦阻力则居次要位置，且总的迎面阻力也较大 机翼的三元效应 阻力3：诱导阻力 诱导阻力 翼尖涡的形成 翼尖涡形成的进一步分析 翼尖涡的立体形态 下洗流（DownWash）和下洗角 下洗角 下洗速度沿翼展分布 影响诱导阻力的因素 空速大小对诱导阻力大小的影响 阻力4：干扰阻力 气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形成了一个气流的通道。B处高压区形成气流阻塞，使气流开始分离，产生旋涡，能量消耗 和飞机不同部件之间的相对位置有关 阻力5：激波阻力 属于压差阻力 波阻 跨音速面积律 1952年R.T. Whitcomb通过风洞实验发现，当飞行马赫数接近于1时，飞行器的零升波阻是飞行器横截面积(与飞行方向垂直的截面积)分布的函数，而且近似地等于具有相同横截面积分布的旋成体（称为当量旋成体）的零升波阻力。因此，可根据最小波阻力旋成体的横截面积分布来调整飞行器的横截面积，以获得较小的波阻力因为光滑旋成体的波阻最小，所以为了降低飞行器跨音速飞行时的零升波阻力，可以修改机身横截面积沿纵轴的分布，例如缩小机翼、尾翼与机身连接区的机身横截面积和增大机翼、尾翼前后方的机身横截面积，形成蜂腰形机身，使飞行器当量旋成体的横截面积分布与最小波阻旋成体的相接近或做到尽量光滑。 临界马赫数 上翼面?流管收缩?局部流速加快，大于远前方来流速度 局部流速的加快 ? 局部温度降低 ?局部音速下降 当翼型上最大速度点的速度增加到等于当地音速时，远前方来流速度v∞就叫做此翼型的临界速度（对应临界马赫数） 局部激波 阻力 总结 1. 飞机的几何外形和几何参数 2.升力和阻力的产生机理和影响因素 3.焦点、下洗、压力中心的概念 由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面。 这样形成的漩涡流称为翼尖涡。（注意旋转方向） 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面，就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾斜