翼型理论.doc

第十二章机翼理论课堂提问:雁群迁徙时为什么呈”人字形”飞行? 机翼理论: 研究支持飞机升空, 水翼船飞腾的机翼理论。在航空,舰船等工程上应用最多,舵、螺旋桨,减摇鳍、水翼、扫雷展开器,研究船舶的操纵性时可以把船体的水下部分看作是一个机翼(短翼) 。此外在风扇,鼓风机,压缩机,水上运动器械如帆板,脚蹼等都与机翼理论有关。本章内容: 1. 几何特性 2. 流体动力特性 3. 有限翼展机翼(三元机翼) 本章重点: 1. 机翼几何特性。 2. 机翼几何特性对流体动力特性的影响。 3. 下洗速度形成的概念及计算,自由涡、附着涡形成的概念。 4 .升力线理论的概念。 5. 诱导阻力的概念,诱导阻力的计算。 6. 展弦比换算的思路及计算。本章难点: 1. 机翼几何特性对流体动力特性的影响。 2. 升力线理论的概念。 3. 展弦比换算。§ 12 - 1机翼的几何特性一、翼型( profile ) 翼剖面的重要参数: 中线( center line ) ,翼弦( chord )b, 拱度( camber )f ,相对拱度 f/b , 展长 l , 厚度 t, 相对厚度 t/b ,( thicheness ) ,攻角( angle of attach )α,翼型面积 S ,展弦比?等。根据工程应用的需要,机翼的平面形状多样。展弦比 2lS ??对于矩形机翼 S lb ?, 所以 2 l l lb b ?? ?无限翼展机翼: 12 ?? ??短翼: ?<2, 大展弦比机翼: ??2 船用舵 ???, 水翼 5 7 ???战斗机 2 4 ???,轰炸机 7 12 ???,风洞试验一般采用标准机翼 5 6 ???。机翼的攻角又分为: 几何攻角?:来流速度 0U 与弦线之间的夹角。基本形状: 后缘总是尖的(产生环量) 圆前缘: 减小形状阻力尖前缘: 减小压缩性所引起的激波阻力或自由表面所引起的兴波阻力翼型: 几种常见的翼型 NACA翼型(美国国家航空咨询委员会( National mittee for Aerona utics ,简称 NACA )设计发表的) 目前在舰船的舵、螺旋桨上用得较多的是 NACA 翼型系列。 NACA 四组翼型: 1) NACA 四位数字翼型)( )]2)21 [()1( )()2( 2 22ffff f fff fxxxxxxx fy xxxxxx fy???????????(12-2) 该翼型系列的厚度表达式为 432 5075 .0 4215 .1 7580 .1 6300 .0 8485 .1(xxxxxty t?????(12-3) 翼型系列的 30 ? tx %, 40%, 前缘半径, 1019 .1 2tr?前。翼型系列有九种相对厚度: 6%, 8%,9%, 10% 12%, 15%, 18%, 21%, 24%; 有三种相对拱度: 0,1%,2%。 2) NACA 五位数字翼型五位数字翼型的厚度分布仍与四位数字翼型相同,都是(12 - 3)式,相对厚度有 12%, 15%, 18%, 21%, 24% 五种;fx 都是 15% ;设计升力系数都是 。 3 )NACA 层流翼型, 层流翼型在航空工程中早已受到重视。若用于船舶螺旋桨,减阻效益甚小,但对于延迟空泡的产生是有利的。二、机翼的平面图形机翼的平面图形是多种多样的。对于船用舵,舵高就是翼展。若将整个船体的水下部分看作是一个机翼,则其吃水就是翼展。展弦比:翼展的平方和机翼面积S之比称 S l 2??( 12-5 ) 对于矩形机翼, λ等于展与弦之比 b l lb l?? 2?( 12-6 ) 风洞试验用标准机翼,λ=5,6(美国用6,原苏联用5 ) 。战斗机λ=2~4;轰炸机λ=7~12;水翼λ=5~7;船用舵λ= ~ 。不同展弦比的机翼,其流动特性有很大差别,在理论研究方法上亦有很大不同。通常对λ<2的机翼,称小展弦比机翼; λ>3的机翼称大展弦比机翼; λ=∞,即为二元机翼(翼剖面)。§ 12 -2 库塔——儒可夫斯基定理一、定理的证明用动量定理来证明该定理: 不计质量力。在y方向列立动量方程。通过控制面 Cr 的动量为) cos sin )( cos ( 2????srrovvvV???忽略扰动速度 Vr和 Vs 的二阶以上小量,求出积分得 Cr 边界在y向动量变化为ρ Vov srπ(a) 作用于控制体边界C上y方向的力为翼型的反作用力-L 作用于控制体边界 Cr 上流体压力在y方向分量的积分为???d pr sin 20??(b) 压力p可用柏努利方程确定 2222 1) sin () cos [(2 1 oosoroVpvVvVp??????????忽略扰动速度的二阶以上