第2章低速翼型的气动特性.ppt [修复的].pptx

第2章 机翼低速气动特性; 机翼的外形五花八门、多种多样，有平直的，有三角的，有后掠的，也有前掠的等等。然而，不论采用什么样的形状，设计者都必须使飞机具有良好的气动外形，并且使结构重量尽可能的轻。所谓良好的气动外形，是指升力大、阻力小、稳定操纵性好。;2.1 机翼的几何参数;以下是用来衡量机翼气动外形的主要几何参数： ;展弦比：翼展 l 和平均几何弦长 bpj 的比值叫做展弦比，用λ表示，其计算公式可表示为：;梢根比：梢根比是翼尖弦长 b1 与翼根弦长 b0 的比值，一般用ξ表示:;后掠角：后掠角是指机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。后掠角又包括前缘后掠角（机翼前缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0表示）、后缘后掠角（机翼后缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ1表示）及1/4弦线后掠角（机翼1 /4弦线与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0.25表示）。;几何扭转角：机翼上平行于对称面的翼剖面的弦线相对于翼根翼剖面弦线的角度称为机翼的几何扭转角φ扭 ；如图所示。若该翼剖面的局部迎角大于翼根翼剖面 的迎角，则扭转角为正。沿展向翼剖面的局 部迎角从翼根到翼梢是减少的扭转称为外洗， 扭转角为负。反之称为内洗。;2.2 机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点;2、机翼的平均气动弦长;假想矩形机翼的零升俯仰力矩为;2.2 机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点;3、机翼的焦点;2.2 机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点;2.2 机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点; 由于在推导过程中曾假设剖面的焦点位置在 1/4 弦长处，这个假设对大展弦比直机翼是对的，但对后掠机翼和小展弦比机翼来说与实际是有出入的。因为后掠翼压强分布（翼根翼尖效应）的特点，翼根剖面的焦点位置一般要在1/4弦之后，而翼尖剖面的焦点位置在1/4弦长之前，结果使实际焦点比公式给出位置靠后些。; 飞机焦点的重要意义在于它影响飞机的纵向静稳定性。所谓静稳定性是指飞机受到阵风扰动后具有自动恢复原有姿态的特性。当飞机在不失速的正常飞行条件下，飞机的纵向静稳定性只取决于全机焦点和重心之间的相对位置。 当全机焦点位于重心之后，飞机是纵向静稳定的； 当全机焦点位于重心之前，飞机是纵向静不稳定的； 当全机焦点和重心重合，飞机是纵向中立静稳定的。; 全机焦点和重心之间的距离称为纵向静稳定距或纵向静稳定裕度： 常规布局的低速飞机为了保证具有一定的纵向静稳定性，不但要求其纵向静稳定裕度大于零，而且要求KF达到一定数值，即要求全机焦点位于重心后一定距离。 不同的飞机对静稳定裕度的要求不同，对于民用飞机这个距离大约为平均空气动力弦长的10％～15％，对于机动性要求高的战斗机，这个距离可减小，甚至将焦点设计在全机重心之前，即静不稳定设计，其目的是大大提高战斗机的机动性和操纵灵敏性，克服配平阻力大和配平升力损失大的缺点，应用主动控制技术和电传操纵控制飞机，再配合前缘增升装置的设计，可以大大改善无尾飞机的机动性和起飞着陆性能（如幻影III和幻影2000）。 ; 亚声速飞行时机翼焦点一般位于全机重心之前，因此单有机翼的飞机是静不稳定的，机身升力的影响使焦点前移，因此翼身组合体的纵向静不稳定性更大，加上平尾后全机焦点大大后移位于重心之后。; 水平尾翼在飞机的纵向静稳定性中起主导作用，它与纵向静稳定性的关系可用右图形象地说明。 平尾能够对飞机的纵向静稳定性起重要作用的本质原因在于，平尾将整个飞机的焦点大大后移，即平尾的设计使得飞机随迎角增大而产生的升力增量作用点后移。; 飞机纵向静稳定性与纵向力矩曲线的关系 飞机纵向静不稳定的根本原因在于，当迎角增大时，由于没有平尾的作用，焦点或气动中心位于重心之前。; 对于有平尾的飞机，随着迎角增大，升力增量的作用点（焦点或气动中心）位于重心之后，由于升力增量相对与重心是一个低头力矩，因此力矩曲线是负斜率的曲线，如图所示。 其中的B点就是匀速直线平飞时满足一定升力系数、同时纵向力矩为零的平衡点。; 为满足不同的飞行条件（货物的装载、飞行速度、迎角与飞行高度），可随时调整平尾的安装角等，以保证足够的静稳定性条件下获得满足不同飞行状态的配平结果。 如图就是同一架常规布局的低速飞机在不同的飞行条件下对应的平尾安装角及其力矩曲线配平点。;2.3 大展弦比直机翼的气动特性; 当迎角很小时，则可看到翼尖的两棉花球稍有方向相反的旋转。; 迎角不变，若系棉花球的丝线加长，则只有翼尖的棉花球旋转。;;2.3 大