无人机空气动力学课件 4.1.6 后掠翼的低速空气动力特性

《无人机空气动力学》后掠翼的低速空气动力特性目录PART1空气流过后掠翼的流动情形PART2后掠翼的翼根效应和翼尖效应PART4后掠翼大迎角的空气动力特性PART3后掠翼的低速升阻力特性PART

1空气流过后掠翼的流动情形空气流过后掠翼的流动情形通过实验发现，空气流过后掠翼时，从平面看流线将左右偏斜，呈S形。气流流过后掠翼，其流速（V）方向同机翼前缘既不平行也不垂直，可以分解成两个速:垂直分速（又称有效分速Vn=

VcosX）平行分速（Vt=VsinX），X是前缘后掠角）空气流过后掠翼的流动情形空气流过后掠翼的流动情形空气从远前方流向机翼前缘，有效分速受到阻滞越来越小（VnA<Vn），平行分速保持不变（VtA=Vt）。越接近前缘，气流速度越慢，方向越来越偏向翼尖。经过前缘后，空气在流向最低压力点（C点）途中，有效分速逐渐加快（VnC>VnB），平行分速保持不变（VtC=VtB），气流方向从翼尖转向翼根。随后，因有效分速逐渐减慢，气流方向转向原来方向。为什么整个流线呈S形弯曲？PART

2后掠翼的翼根效应和翼尖效应后掠翼的翼根效应和翼尖效应为什么出现翼根效应和翼尖效应？

空气流过后掠翼，由于流线左右偏斜，会影响机翼的压力分布。后掠翼的翼根效应和翼尖效应翼根部分上表面：前段流线向外偏斜，流管扩张变粗；后段流线向内偏斜，流管收缩变细。在低速条件下：前段流管变粗，流速增加不多，压力降低不多，吸力减小；后段流管变细，流速加快，吸力增大；流管最细的位置后移，使最低压力点位置向后移动。翼根效应是如何的产生的？后掠翼的翼根效应和翼尖效应翼尖部分因翼尖外侧的气流径直地向后流去，而翼尖部分上表面前段流线向外偏斜，故流管收缩变细，流速增加得多，压力减小得多，即吸力增大；在后段因流线向内偏斜，故流管扩张变粗，流速减慢，吸力减小。因流管最细的位置前移，故最低压力点向前移动。翼尖效应是如何的产生的？后掠翼的翼根效应和翼尖效应二者会引起沿翼弦方向的压力分布发生变化，上表面前段的变化比较多。翼根效应使翼根部分的平均吸力减小，升力系数减小。翼尖效应使翼尖部分的平均吸力增大，升力系数增大。后掠翼沿展向各剖面的升力系数分布翼根效应和翼尖效应产生怎样的影响？后掠翼的翼根效应和翼尖效应后掠翼低速空气动力特性为什么不同于一般平直翼？由于后掠翼的空气动力主要取决于有效分速，而有效分速是小于来流速度的；由于空气流过后掠翼，流线左右偏斜，形成翼根效应和翼尖效应，影响后掠翼的压力分布。PART

3后掠翼的低速升阻力特性后掠翼的低速升阻力特性图中后掠角的无限翼展后掠翼的升阻力特性如何求得？后掠翼的低速升阻力特性设图（a）是一无限长的平直翼，空气以速度Vn流过机翼。如果此时机翼以Vt向右运动，平行于翼展的相对气流不会使机翼的气动特性发生变化。后掠翼的低速升阻力特性图（b）是这种情况同空气以流速V（V=Vn+Vt）流过无限翼展斜置翼。后掠角为的无限翼展后掠翼的升阻力特性，可以利用无限长直机翼的升阻力特性来求得。它们的升阻力特性只取决于垂直分速Vn，而与平行分速Vt无关。后掠翼的低速升阻力特性推导：后掠翼的升阻力特性（）与对应直机翼的升阻力特性（）之间的关系后掠翼的升力系数、阻力系数、升力系数斜率都比平直翼小；后掠翼的低速空气动力特性不如平直翼的好。CyX=Cycos2CxX=Cxcos3XCyX=CycosXααPART

4后掠翼大迎角的空气动力特性后掠翼大迎角的空气动力特性翼型翼尖与翼根有效迎角关系大迎角下,先发生严重气流分离部分平直翼不同（由于翼尖涡的影响）矩形翼（根尖比=1）翼尖的有效迎角小于翼根翼根梯形翼（根尖比>1）翼尖由于翼尖涡相对较弱,有效迎角会增大随根尖比的增大向翼尖移动后掠翼大迎角的空气动力特性

后掠翼在大迎角下为什么容易形成翼尖气流先分离？在机翼上表面的翼根部分,因翼根效应,平均吸力减小;在机翼上表面的翼尖部分，因翼尖效应，平均吸力较大。于是沿翼展方向存在压力差,这个压力差促使附面层内的空气向翼尖方向流动,致使翼尖部分的附面层变厚,容易产生气流分离。原因1后掠翼大迎角的空气动力特性由于翼尖效应，在翼尖部分上表面的最低压力点处，流管更细，吸力增大，而在上表面后缘部分，流管变化不大，吸力变化较小。翼尖上表面的后缘部分与最低压力点之间的逆压梯度增大，增强了附面层内空气向前倒流的趋势，容易形成气流分离。当迎角增大到一定程度时，后掠翼的翼尖部分就会首先产生严重的气流分离。原因2后掠翼大迎角的空气动力特性后掠翼迎角的特性后掠翼飞机在增大迎角的过程中，气流分离首先从翼尖开始，只有在上表面大部分区域产生了气流分离，升力系数才开始降低；与普通平直翼相比，后掠翼飞机在没有达到临界迎角之前，会较早地出现抖动；抖动迎角与临界迎角及其相应的抖动升力系数和最大升力系数之间的差别较大。后掠翼大迎角的空气动力特性后掠翼位置临界迎角附近临界迎角超过临界迎角升力系数变化比平直翼缓和达到最大开始降低变化翼尖气流分离，中间部分气流未分离，升力系数随迎角增大而增加，升力系数曲线斜率下降。迎角再增大，分离范围扩大，升力系数斜率进一步降低。翼根仍有小部分区域气流未分离，所以升力系数的降低并不剧烈。后掠翼位置变化对升力系数的影响：后掠翼大迎角的空气动力特性

在翼尖部分设置前缘缝翼。大迎角下，前缘缝翼会自动打开，可以利用前缘缝翼的气流，增大机翼上表面附面层内的空气动能。3

减小后掠翼翼尖部分