第06节_飞机设计_翼型选择与设计_538006867.pdf
《第06节_飞机设计_翼型选择与设计_538006867.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第06节_飞机设计_翼型选择与设计_538006867.pdf(51页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、客舱布置注意事项 补充:民机客舱布置 客舱布置 n 旅客舱的宽度与长度之比客舱的形状系数,不应太小 或太大,应在0.20.5的范围内选取。当旅客人数多时,可 分成两个以上的舱室 n 旅客舱的高度应该不小于1.9米,但也不能大于2.5米(公务 机需要单独考虑) n 保证旅客舱有足够大的容积,保证每一旅客平均所占客舱 容积不能太小 n 窗户的间距为500510mm,应与结构的隔框相协调,并便 于在改变座椅间距时还能使用,结构上要求每个窗户的尺 寸不能太大,一般宽200250mm,高320350mm 翼型选择与设计 肖志祥 航天航空学院 翼型与飞机 n “The airfoil, in many a
2、spects, is the heart of the airplane” D.P. Raymer 机翼是产生升力和阻力的主要部件,翼型对飞机性能影响很大 Cruise speed, takeoff and landing distance, stall speed, handing qualities (especially near the stall) and overall aerodynamic efficiency during all the phases of flight Flier-1; P-51; Gossamer Condor; Transporter; X-29; m
3、odern fighters 翼型发展历史 n 第一阶段:半经验,靠风洞实验 RAF NACA四位、五位及6系列层流 中央流体动力研究所翼型 Gottingen n 第二阶段:60年代后,70年代计 算机应用 超临界翼型 高升力翼型 自然层流翼型 n 现今:多目标多约束翼型优化设 计,翼型/机翼一体化设计及翼身 融合设计 飞机总体设计流程 设计要求 主要参数计算 布局形式选择 发动机选择 部件外形设计部件外形设计 翼型翼型、机翼、尾翼 机身、进气道 是否满足 设计要求? 是否最优? 三面图 部位安装图 结构布置图 分析计算分析计算 重量计算 气动计算 性能计算 结构分析 否 否 否 否 否 方
4、案及初步设计完成 是 本学时主要内容 n 认识翼型 主要几何参数定义 升力、阻力和俯仰力矩的重要概念 几何参数与气动性能关系 翼型特性与飞机性能关系 几何参数对结构设计的影响 翼型的种类与特征 NACA系列翼型 n 如何选择翼型 n 翼型的主要设计方法 主要几何参数 max t t=100% C relative thickness h,max h x The relative position of maximum camber x =100 % C t,max t x The relative position of maximum thickness x =100% C LE Radiu
5、s V Thickness t=f(x) 弯度 max h h=100% C relative camber Chord length “C” 厚度分布:机翼前后梁分布和容积利用 AoA AoA 翼型绕流特点 Cp(p-p)/q P0=p+0.5V2 L=V 气动特征(通常假定翼型弦长C为1) n 升力特征 升力系数 最大升力系数 失速攻角 升力线斜率 零升力攻角 设计升力系数 Cl ,! =!Cl/! 0l a = C l =l/ 1 2 !v 2.C () Cl, max , l C a , max 0 l C a = n 阻力特征 阻力系数Cd=d/(0.5V2C) 最小阻力系数Cd,
6、min 阻力发散Ma数Mdd n 极曲线 n 力矩特征 俯仰力矩系数Cm=m/ (0.5V2C l ) 零升力矩 若大,则机翼承受大扭距;需较大配平阻力 绝对值限制:直升机 0.0195,后缘失速; 0.0195 Y 0.009,前缘、混合 及薄翼; Y 0.009,薄翼 外形之相对厚度 对气动特性的影响 n 对亚音速阻力影响不大,对超音速阻力影响大 与tmax /C平方成正比,需小,46%; tmax /C位于4045%利于减阻 n 对最大升力系数Cl, max的影响 tmax /C在1218%,升力系数最大 翼型相对厚度对Cd,0的影响 翼型相对厚度对Cl, max的影响 Cl, max
7、tmax/C tmax/C 外形之相对厚度 对气动特性的影响 n 对力矩系数影响很小 n 对临界Ma数影响 n 初步选择翼型相对厚度 参考经验曲线,以设计Ma数为基准 n 最大厚度后移,阻力降低 Ma,cr tmax/C tmax/C Ma 外形之相对弯度 对气动特性的影响 n 弯度增加利于提供Cl,max,零升力迎角的绝对值越大 n 最大弯度靠前可得到高的最大升力系数 n 相对弯度增大,绕1/4弦点的低头力矩系数增加 高速飞机一般不采用有弯度的翼型弯度引起的零升低头力矩 系数随马赫数增大而激增,导致配平载荷和配平阻力增加; 平尾、立尾都采用对称翼型在正负迎角、侧滑角下工作 n 弯度的确定通常
8、是保证翼型在正常巡航速度飞行时处在设 计升力系数状态最小阻力时的升力系数 n 自适应弯度翼型 翼型特性与飞机性能关系 n 对所设计飞机的性能确定后,了解飞机性能与翼型性能关 系,以便正确提出翼型气动特性的设计技术要求 高Cl,max利于飞机起降和机动性能 大升力线斜率利于飞机巡航、起降和机动性 失速临界迎角限制飞机着陆的擦地角和大迎角飞行性能 零升力迎角标志气动扭转量的大小 最小阻力系数与飞机的最大速度(Ma)相关 最大升阻比指示最佳巡航迎角,也反映航时、航程: 航程因子(ML/D)越大,则巡航效率越高 零升力矩越大,需较大配平力矩,导致大配平阻力 翼型几何参数对结构设计的影响 n 与tmax
9、的平方根成反比 相对厚度越大,机翼的结构重量越轻,容积越大 n 弦向15,20,60和70处的翼型厚度决定着翼梁 高度,翼梁越高,重量越轻 n 最大升力时压心的最前位置与最小阻力时压心的最后位 置的距离越小,则压心移动小,利于结构设计 翼型的分类 n 气动特征分类气动特征分类 层流翼型 高升力翼型 超临界翼型 扩张后缘翼型 超声速翼型 低力矩翼型 n 用途分类用途分类 飞机机翼翼型 直升飞机旋翼翼型 螺旋桨旋翼翼型 风机或风力机翼型 n 使用使用Reynolds数数 低Reynolds数翼型 高Reynolds数翼型 层流翼型 n 翼型表面尽可能保持层流, 减小摩阻 n 翼型特点:顺压梯度区长
10、, 最大厚度靠后 n 气动特性: 摩阻小 早期层流翼型在非设计点和 粗糙表面阻力增加大 适于高亚声速飞机 高升力翼型 n 升力较高,巡航阻力与其他厚度相当的其他翼型类似 n 实例: NACA-44,NACA-24及NACA230低速通用航空 GAW-1,GAW-2通用航空的先进翼型 具有大的上表面前缘半径,减小吸力峰值,推迟失速 下表面后部弯度较大 上表面较平坦,保证Cl=0.4 左右时,载荷分布均匀 超临界翼型 n 适于临界Ma数飞行的跨声速翼型 前缘附近急速膨胀加速 超声速区 该区膨胀波被声速线反射 形成压缩波 设计表面形状使压缩波分散 不形成激波 气流以等熵或近等熵压缩 亚声速 NASA
11、 SC(1)NASA SC(1)、 NASA SC(2)NASA SC(2)等等 超临界翼型和普通翼型的对比 n 亚临界状态 超:上表面弯曲小,中部对 气流扰动小,下部弯曲大, 压力分布分布不均匀,且后 加载严重 n 超临界状态 Ma=0.85, Cl=0.55 和普通翼型对比: 将Mcr提高0.050.12; 或保持Mcr不变而提高相对厚度25%, 加厚翼型可加大飞机AR,AR=2.53; 或保持Mcr不变,减小后掠角510 超临界翼型特点 Mcr 超临界翼型 n 外形特点: 前缘半径大,上表面平坦,下表面后部弯曲较大, 并上凹,后加载 后部薄 n 气动特点: 跨声速激波强度弱,并靠近后缘;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 06 飞机 设计 选择 _538006867
链接地址:https://www.31doc.com/p-2490006.html