机翼外形初步设计培训课件.pptx

机翼外形初步设计－翼型设计概念设计流程设计要求、适航条例设计 全机布局设计机身外形初步设计Yes初步方案No满足要求？ 方案最优？确定主要参数 方案分析与评估 发动机选择 机翼外形初步设计尾翼外形初步设计分系统重量特性动力特性操稳特性噪声特性可靠性气动特性性能评估经济性分析排放量维修性机场适应性 …… 分析 总体布置形成初步方案机翼设计的基本要求? 气动要求– 高速特性：巡航时升阻比大。– 低速特性：起飞、着陆时升力系数大。– 操稳特性：高低速时能配平，具有良好的稳定性和操纵性。? 结构要求– 重量轻– 刚度要求? 容积要求– 燃油箱布置– 起落架布置– 操纵系统布置机翼初步设计的主要内容? 翼型的选择与设计? 机翼平面形状设计? 机翼安装角和上反角的确定? 边条翼、翼尖形状? 增升装置的设计? 副翼和扰流板的设计翼型的选择与设计翼型的选择与设计（提要）? 描述翼型的几何参数? 翼型的气动特性? 翼型的几何参数与气动特性之间的关系? 翼型特性与飞机性能的关系? 翼型的几何参数对结构设计的影响? 翼型的种类与特征? NACA翼型? 选择翼型时考虑的因素? 翼型的设计方法翼型的几何参数 上弧面厚度t后缘前缘半径r弯度h 弦长c下弧面中弧面 ?相对厚度： t ? tc?100% ? h ? ?100% c ?最大厚度的相对位置： xt ? t ?100% c ? c 翼型的气动特性? 升力特性：cl ? l? 升力系数：(1 2 ?v2 ?c)? 最大升力系数: clmax?cl,max cl?? 最大攻角：? 升力线斜率：? 零升力攻角： ?0l? 设计升力系数: CL,des? 阻力特性： ? 阻力系数： cd ? d 1 ? 最小阻力系数： cd min ? 阻力发散马赫数：Mdd? 俯仰力矩特性：? 俯仰力矩系数： cm ? m? 零升力力矩系数：cm0? 焦点（气动中心）位置? 压心位置(1 2 ?v2 ?c2)翼型几何参数与气动特性之间的关系? 最大升力系数与几何参数的关系? 相对厚度的影响：相对厚度在12%-18%时，最大升力系数最大? 前缘半径的影响：前缘半径增大，最大升力系数增加。? 相对弯度的影响：相对弯度增大，最大升力系数增加。翼型几何参数与气动特性之间的关系? 升力线斜率与几何参数的关系? 相对厚度的影响：* 相对厚度较小时，升力线斜率与翼型无关；薄翼型理论指出：2π/ rad* 相对厚度较大时，NACA 4位、5位数字普通的升力线斜率随 相对厚度增大而减小，具有光滑表面的NACA6位系列翼型的 升力线斜率随相对厚度增大而增加。翼型几何参数与气动特性之间的关系阻力系数与几何参数的关系? 相对厚度的影响：* 亚声速时，相对厚度对阻力系数影响较小；* 跨、超声速时，相对厚度对阻力系数影响很大：相对厚度增大，临界M降低，阻力增加。? 最大厚度位置的影响：最大厚度位置后移，阻力降低。翼型几何参数与气动特性之间的关系? 力矩系数与几何参数的关系? 相对弯度的影响：相对弯度增大，绕道1/4弦点的力矩系数更负。? 相对厚度的影响：相对厚度对力矩系数的影响很小。? 零升力攻角与相对弯度的关系? 相对弯度增大，零升力迎角的绝对值越大。翼型特性与飞机性能的关系? 高的最大升力系数有利于飞机的起降和机动性能；? 最小阻力系数的大小与飞机最大速度有关；? 升力线斜率越大，有利于飞机的巡航、起降和机动性能；? 最大升阻比与续航时间和航程有关；–航程因子（M*L/D）越大，巡航效率越高。? 零升力时的力矩越大，需要越大的配平力矩，引起更大的配平阻力；? 失速临界迎角限制着陆时飞机的擦地角和大迎角性能。翼型几何参数对结构设计的影响? 相对厚度越大，机翼结构的重量越轻。? 弦向15%、 20%、 60%和70%处的翼型厚度决定着翼梁高度，翼梁高度越大，重量越轻。? 相对厚度越大，内部容积越大。? 最大升力时压心的最前位置和最小阻力时压心的最后 位置之间的距离愈小，则压心移动愈小，愈有利于结 构设计。翼型的种类与特征? 按用途： - 飞机机翼翼型 - 直升机旋翼翼型 - 螺旋浆翼型 ? 按使用雷诺数： - 低雷诺数翼型 - 高雷诺数翼型? 按气动特征： - 层流翼型 - 高升力翼型 - 尖峰翼型 - 超临界翼型 - 超声速翼型 - 低力矩翼型 层流翼型（laminar airfoil）? 为使翼表面的附面层保持大范围的层流，以减小阻力 而设计的翼型。翼型特点：最大厚度位置靠后气动特性：? 阻力小? 最初的层流翼型在非设计点和表面粗糙时，阻力增加较大。? 比较适用于高亚声速飞机层流翼型（续）层流翼型与普通翼型气动特性的比较 高升力翼型? 气动特性： –升力较高，巡航阻力与相对厚度相当的其它翼型相当。? 实例： –NACA 44族；NACA 24