空气动力学 第2章课件.ppt

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1、第2章机翼低速气动特性2.1机翼的几何参数2.2机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点2.3大展弦比直机翼的气动特性2.3.1绕流流态2.3.2气动模型和升力线假设2.3.3升力线理论2.3.4大展弦比直机翼的失速特性2.4后掠翼的低速气动特性2.5升力面理论2.1机翼的几何参数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。三角翼后掠翼

2、矩形翼梯形翼椭圆翼平直翼2.1机翼的几何参数下面先引入体轴系：x轴：机翼纵轴，沿机翼对称面翼型弦线，向后为正；y轴：机翼竖轴，机翼对称面内，与x轴正交，向上为正；z轴：机翼横轴，与x、y轴构成右手坐标系，向左为正。机翼平面形状机翼上反角机翼几何扭转以下是用来衡量机翼气动外形的主要几何参数：翼展：翼展是指机翼左右翼尖之间的长度，一般用l表示。翼弦：翼弦是指机翼沿机身方向的弦长。除了矩形机翼外，机翼不同地方的翼弦是不一样的，有翼根弦长b0、翼尖弦长梢k弦b1。2.1机翼的几何参数机翼面积：是指机翼在oxz平面上的

3、投影面积，一般用S表示。几何平均弦长bpj定义为展弦比：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：展弦比也可以表示为翼展的平方于机翼面积的比值。展弦比越大，机翼的升力系数越大，但阻力也增大。高速飞机一般采用小展弦比的机翼。2.1机翼的几何参数根梢比：根梢比是翼根弦长b0与翼尖弦长b1的比值，一般用η表示，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，上反角(Dihedralangle)上反角是指机翼基准面和水平面的夹角，当机翼有扭转时，则是指扭转轴和水平面的夹

4、角。当上反角为负时，就变成了下反角(Cathedralangle)。低速机翼采用一定的上反角可改善横向稳定性。2.1机翼的几何参数后掠角：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）。2.1机翼的几何参数如果飞机的机翼向前掠，则后掠角就为负值，变成了前掠角。2.1机翼的几何参数几何扭转角：

5、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；如右图所示。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。反之成为内洗。除了几何扭转角之外还有气动扭转角，指的是平行于机翼对称面任一翼剖面的零升力线和翼根翼剖面的零升力线之间的夹角。安装角：机翼安装在机身上时，翼根翼剖面弦线与机身轴线之间的夹角称为安装角。2.2机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点1、机翼的空气动力系数表示机翼的气动力常采用风轴系座标O

6、xyz，其中x轴沿来流V∞向后，y和z轴与x轴组成右手座标系。如果来流V∞与机翼对称面平行，则称为机翼的纵向绕流。V∞与对称平面处翼剖面(翼根剖面)弦线间的夹角定义为机翼的迎角α。纵向绕流时作用在机翼上的空气动力仍是升力Y(垂直V∞方向)，阻力X(平行V∞方向)，纵向力矩Mz(绕过某参考点z轴的力矩)。定义机翼纵向绕流的无量纲气动系数为升力系数阻力系数纵向力矩系数2、机翼的平均气动弦长2.2机翼的空气动力系数，平均气动弦长和焦点根据翼型理论，作用在翼型上的纵向气动力可以用作用在翼型焦点的升力与绕该点的零升俯仰

7、力矩来代表，力矩的参考长度是翼型的弦长。类似地，作用在机翼上的纵向气动力亦可用作用于机翼焦点上的升力与绕该点的零升俯仰力矩来代表，但作为力矩的参考长度是平均气动弦长bA。平均空气动力弦长是—个假想矩形机翼的弦长，这一假想机翼的面积S和实际机翼的面积相等，它的力矩特性和实际机翼也相同。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上式中mz0为假想机翼的零升俯仰力矩系数，也是实际机翼的零升俯仰力矩系数，q∞为来流的动压。实际机翼微元面积b(z)dz的零升俯仰力矩为上式中为翼型的零升俯仰

8、力矩系数。则实际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假设＝常量，则上式变为由于假设矩形机翼的零升俯仰力矩和实际机翼的零升俯仰力矩相同，由得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设机翼焦点离机翼顶点为xF如右图所示，作用于机翼焦点的总升力对通过顶点的oz轴的力矩为因机翼左右对称，而且来流与机翼对称面平行，则机翼的焦点必位于机翼的对称面上(翼根剖面)。假设