直升机机翼理论课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《直升机机翼理论课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 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:
- 直升机 机翼 理论 课件
- 资源描述:
-
1、第第1212章章 机翼理论机翼理论1课堂提问:雁群迁徙时为什么呈课堂提问:雁群迁徙时为什么呈”人字形人字形”飞行飞行?1.1.机翼地几何特性机翼地几何特性2.2.库塔儒可夫斯基定理库塔儒可夫斯基定理3.3.机翼流体动力特性机翼流体动力特性4.4.有限翼展机翼有限翼展机翼本章内容:本章内容:2研究目的:借助于机翼原理来产生升力(例如飞研究目的:借助于机翼原理来产生升力(例如飞机、风筝等)、或推力(例如螺旋桨等),因此机、风筝等)、或推力(例如螺旋桨等),因此机翼理论的研究对船舶工程有重要意义。机翼理论的研究对船舶工程有重要意义。研究对象:飞机机翼、水翼、船用舵、减摇鳍、研究对象:飞机机翼、水翼、
2、船用舵、减摇鳍、扫雷展开器、螺旋桨、风帆、研究船舶操纵性时扫雷展开器、螺旋桨、风帆、研究船舶操纵性时可将船体的水下部分视为一机翼(短翼)。此外可将船体的水下部分视为一机翼(短翼)。此外还有透平机械的叶片,电风扇、风机、风车、水还有透平机械的叶片,电风扇、风机、风车、水泵的叶片,风筝等等都是机翼。泵的叶片,风筝等等都是机翼。机翼理论机翼理论:流体力学最引人注目的应用课题之一流体力学最引人注目的应用课题之一312-1 12-1 机翼的几何特性机翼的几何特性4 翼型具有产生的升力与阻力之比(翼型具有产生的升力与阻力之比(升阻比升阻比)尽可能大的体形,尽可能大的体形,整体上是整体上是优良流线形优良流线
3、形,使流,使流体能顺着其体能顺着其表面表面尽可能尽可能无分离无分离地向尖后缘流去。地向尖后缘流去。翼型:机翼剖面的基本形状翼型:机翼剖面的基本形状 一、翼型一、翼型(profile)profile)翼型的厚度与翼弦相比小得多,许多实用场合翼型的厚度与翼弦相比小得多,许多实用场合中翼展比翼弦大得多。中翼展比翼弦大得多。5展长展长L6后缘或随边后缘或随边(trailing edgetrailing edge):):翼背翼背:背向来流的一面背向来流的一面前缘或导边前缘或导边(leading edgeleading edge):迎流的一端迎流的一端翼面翼面:迎向来流的一面,形状可凸可凹迎向来流的一面,
4、形状可凸可凹 攻角攻角(angle of attack):来流与来流与弦之间的夹角弦之间的夹角 7工程实际中应用的一些翼型的基本形状:工程实际中应用的一些翼型的基本形状:后缘总是尖的(产生环量)后缘总是尖的(产生环量)圆前缘圆前缘:减小形状阻力减小形状阻力尖前缘尖前缘:减小压缩性所引起的激波阻力或自由表面减小压缩性所引起的激波阻力或自由表面 所引起的兴波阻力所引起的兴波阻力翼型的几何参数:翼型的几何参数:8中线中线(center line):):翼型内各圆弧中点的连线翼型内各圆弧中点的连线 翼弦翼弦(chord):中线两端的连线中线两端的连线,常作为翼型基线常作为翼型基线翼弦翼弦b对称翼型:中
5、线与弦线重合对称翼型:中线与弦线重合厚度厚度t厚度厚度(thicheness):翼弦的垂线与翼型上下表:翼弦的垂线与翼型上下表 面交点之间的最大距离面交点之间的最大距离相对厚度相对厚度 :翼厚与弦长之比:翼厚与弦长之比ttb9拱度拱度(camber):中线至翼弦距离的最大值):中线至翼弦距离的最大值相对拱度相对拱度:拱度与翼弦之比:拱度与翼弦之比 /ff b最大拱度的相对位置:最大拱度的相对位置:ffxxb最大拱度位置至前缘的距离:最大拱度位置至前缘的距离:fx对称翼型相对拱度为零对称翼型相对拱度为零10型值型值和和y yl l 可由如下关系式表示:可由如下关系式表示:y,l(x)f(x)(x
6、)中线弧的方向坐标中线弧的方向坐标局部厚度之半局部厚度之半翼剖面型值翼剖面型值:翼型上下表面的坐标翼型上下表面的坐标111.NACA1.NACA翼型翼型 由两段抛物线相切点于最高点处组成中线弧,由两段抛物线相切点于最高点处组成中线弧,其方程是:其方程是:)NACANACA四位数字翼型四位数字翼型(National Advisori committee for Aeronautics 的简称)简称)(12-2)22(1 2)2)(1)ffffffyxx xxx xx22(2)fffffyx x xx xx 12例如例如234(1.84850.63001.75801.42150.5075tytxx
7、xxx(12-3)其厚度方程为:其厚度方程为:最大拱度为最大拱度为弦长的百分几弦长的百分几即即 2%f 最大厚度是弦最大厚度是弦长的百分之几长的百分之几即即 12%t 最大拱度位置最大拱度位置离前缘为弦长离前缘为弦长的十分之几,的十分之几,即即 40%x 13)NACA五位数字翼型五位数字翼型NACA2 3 0 1 2例如例如五位数字翼型的厚度分布仍(五位数字翼型的厚度分布仍(-)式)式 相对厚度相对厚度 12%t 最大拱度的相对最大拱度的相对位置的百分之半位置的百分之半230%fx 最大拱度为最大拱度为弦长的百分几弦长的百分几即即 2%f 14 翼面上最低压力点位置尽可能后移,以延长翼面上最
8、低压力点位置尽可能后移,以延长顺压梯度段长度,使其边界层为层流状态,降低顺压梯度段长度,使其边界层为层流状态,降低翼型总摩阻。翼型总摩阻。)NACA)NACA层流翼型层流翼型NACANACA层流翼型系列应用较多层流翼型系列应用较多例如例如NACA6 4-2 0 8层流层流最低压力点位置离最低压力点位置离前缘前缘0.40.4的弦长处的弦长处设计CL0.2相对厚度相对厚度 8%t 15层流翼型的基本形状及最小压力点位置层流翼型的基本形状及最小压力点位置 此外还有前苏联,德国、英国的翼型,我国此外还有前苏联,德国、英国的翼型,我国也曾设计自己翼型,但应用最多的是也曾设计自己翼型,但应用最多的是NAC
9、A系列系列翼型。翼型。二、机翼的平面图形二、机翼的平面图形16机翼的常见平面图形:机翼的常见平面图形:展长展长L172lS展弦比展弦比=翼展的平方翼展的平方/翼面积翼面积对于矩形机翼对于矩形机翼:2lllbb(12-6)水翼水翼 船用舵船用舵0.51.5称小展弦比机翼称小展弦比机翼称大展弦比机翼称大展弦比机翼,即为二元机翼,即为二元机翼12-2 12-2 库塔库塔-儒可夫斯基定理儒可夫斯基定理18单位翼展单位翼展上的升力上的升力方向:顺来流逆环流转方向:顺来流逆环流转9090包围翼的无限大包围翼的无限大半径的圆周半径的圆周VL 0 二、机翼绕流环量形成的物理过程二、机翼绕流环量形成的物理过程1
10、9 静止流场中的机翼加速到静止流场中的机翼加速到的过程中,的过程中,环量产生的机理。环量产生的机理。启动前流体周线上启动前流体周线上 0,且始终为零。且始终为零。包围机翼并伸向充分包围机翼并伸向充分远的封闭流体周线远的封闭流体周线突然启动,速度很快达突然启动,速度很快达V Vo o,此时流动处处无旋此时流动处处无旋,绕翼型绕翼型 0 20T流体绕过后缘尖点流流体绕过后缘尖点流向翼背,向翼背,尖点尖点T T附近流速大,附近流速大,压力很低,压力很低,处速度为零,压处速度为零,压力很高,力很高,驻点驻点B B在翼背在翼背而不在后缘上而不在后缘上 流向遇很大逆压梯度,使边界层发生分离,流向遇很大逆压
11、梯度,使边界层发生分离,形成反时针旋涡,即启动涡。形成反时针旋涡,即启动涡。起动涡流向下游,由汤姆逊定理知必产生一起动涡流向下游,由汤姆逊定理知必产生一等值反向的涡(附着涡)。等值反向的涡(附着涡)。21 由于由于 附着附着的作用,向的作用,向T T移动,在达移动,在达T T点之前,点之前,不断启动涡流向下游,不断启动涡流向下游,也不断增大,也不断增大,B B不断向不断向T T点推移,直至点推移,直至T T点为止。点为止。机翼以机翼以继续,后缘不继续,后缘不再有涡脱落,再有涡脱落,也不再也不再变化,变化,只与翼面的几只与翼面的几何形状及何形状及的大小与方的大小与方向有关。向有关。最终,翼型上、
12、下两股流体将在后缘汇合。最终,翼型上、下两股流体将在后缘汇合。22翼剖面上、下两股流体将在翼剖面的后翼剖面上、下两股流体将在翼剖面的后缘处汇合,流动图案如下:缘处汇合,流动图案如下:流线较密,流线较密,速度大速度大。流线稀,压力大。流线稀,压力大。23机翼一部分是由流过上表面的空气把它吸机翼一部分是由流过上表面的空气把它吸起来的,且上表面产生的负压对全部升力的起来的,且上表面产生的负压对全部升力的贡献大于下表面的贡献。贡献大于下表面的贡献。压力系数分布曲线压力系数分布曲线 吸力吸力压力压力12-4 12-4 机翼的流体动力特性机翼的流体动力特性24 在流体力学中,通常测出不同在流体力学中,通常
13、测出不同攻角攻角 下下的升的升力、阻力力、阻力D D、对前缘的俯仰力矩,并整理、对前缘的俯仰力矩,并整理成无量纲数:成无量纲数:升力系数:升力系数:阻力系数:阻力系数:力矩系数:力矩系数:AVLCL2021 AVDCD2021 AbVMCM2021 一、升力系数一、升力系数25若再若再 突突 伴随伴随C CD D 突突 称为称为“失速失速”到临界攻角到临界攻角,升力系升力系数达最大值数达最大值LmaxLmax攻角攻角 升力系数升力系数线性线性 失速产生的原因失速产生的原因26失速产生的原因失速产生的原因:边界层分离:边界层分离临界攻角:一般由实验确定,翼剖面的失速角临界攻角:一般由实验确定,翼
14、剖面的失速角 一般在一般在10102020之间。之间。在实际应用中,出现机翼或水翼突然丧失了支在实际应用中,出现机翼或水翼突然丧失了支承力,舵失去操纵作用,这种现象称为承力,舵失去操纵作用,这种现象称为“失速失速”。零攻角零攻角:升力为零时的攻角,一般为负值:升力为零时的攻角,一般为负值 越大,越大,的绝对值也越大。的绝对值也越大。f对称翼型对称翼型:0 0数多翼型:数多翼型:27 多数翼型:多数翼型:-100%(12-22)fL与相对拱度与相对拱度 的关系:的关系:f 升力曲线平行上移升力曲线平行上移 而而crcr保持不变。保持不变。f0线性减小(绝对值增大)线性减小(绝对值增大)28L L
15、与相对厚度与相对厚度 的关系:的关系:tt 15%:Lx t29L L与雷诺数与雷诺数ReRe的关系:的关系:ReRe LmaxLmax ,增大增大Re,Re,可推迟边界可推迟边界层分离。层分离。f f L L ,但但C CD D 襟翼襟翼30变动部分称襟翼变动部分称襟翼襟翼襟翼:一种调节(可增可减)拱度的翼型。一种调节(可增可减)拱度的翼型。增大面积的襟翼增大面积的襟翼:同时增大:同时增大f f和和S S,故增大升力。,故增大升力。31带襟翼翼型的临带襟翼翼型的临界攻角一般约减界攻角一般约减小小2 25 532射流襟翼:更好地提高升力,增大临界攻角。射流襟翼:更好地提高升力,增大临界攻角。喷
16、出流体喷出流体二、阻力系数二、阻力系数33翼型粘性阻力:表面摩擦阻力和压差阻力(形翼型粘性阻力:表面摩擦阻力和压差阻力(形 状阻力)两部分。状阻力)两部分。CD Re CD =0=0时时D取极小值取极小值四、俯仰力矩系数四、俯仰力矩系数34lAbVMCM202100定义为:定义为:momo曲线曲线由由momo和和C CL L/C/CD D求压力中心位置求压力中心位置(合力与翼弦交点(合力与翼弦交点)m m1/41/4曲线曲线 优良翼型压力中心位置随攻角改变变化不大优良翼型压力中心位置随攻角改变变化不大,否则机翼稳定性较差。,否则机翼稳定性较差。12-5 12-5 有限翼展机翼有限翼展机翼35一
17、、有限翼展机翼的理想模型一、有限翼展机翼的理想模型2.2.用用形涡系的理想模型,建立升力线理论形涡系的理想模型,建立升力线理论1.1.用用形涡模型建立有限翼展机翼理论形涡模型建立有限翼展机翼理论有限翼展机翼:实际上机翼的展弦比均为有限值有限翼展机翼:实际上机翼的展弦比均为有限值流动是三维的。流动是三维的。对于船舶,舵的展弦比为对于船舶,舵的展弦比为.,水翼的,水翼的展弦比为展弦比为。36无限翼展机翼:近似用一根无限长的涡线(涡无限翼展机翼:近似用一根无限长的涡线(涡线有线有)来代替,称附着涡。)来代替,称附着涡。有限翼展机翼:不能用有限翼展机翼:不能用有限长有限长附着涡来代替机翼附着涡来代替机
18、翼因为旋涡不能在流体内因为旋涡不能在流体内终止终止海姆霍兹定理海姆霍兹定理自由涡与附着涡联成自由涡与附着涡联成形涡形涡自由涡自由涡附着涡附着涡由海姆霍兹定理已知由海姆霍兹定理已知形涡形涡常数常数37下翼面压力大于上翼面下翼面压力大于上翼面上翼面流线向中间偏移,下翼面流线相反上翼面流线向中间偏移,下翼面流线相反上下压差作用下产生自由涡上下压差作用下产生自由涡上上翼面翼面下翼面翼面 上上 下下三元机翼绕流(集中自由涡)三元机翼绕流(集中自由涡)38三元机翼(翼端绕流)三元机翼(翼端绕流)39自由涡自由涡4041实际有限翼展机翼沿翼展方向的剖面的形状,实际有限翼展机翼沿翼展方向的剖面的形状,安装角度
展开阅读全文