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空气动力学.ppt

上传人:太丑很想放照片 2022/5/14 文件大小:938 KB

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空气动力学.ppt

文档介绍

文档介绍:(优选)空气动力学
第一页,共三十七页。
图为迎角为0时沿机翼上下表面的速度分布。 为机翼表面的局域流速(local velocity)。纵轴表示局域速度与均匀来流速度 之比  。比值大于1时表示局域速度大于来流速度。比值最大点与两个的公式的压强系数比较。在高马赫数时,K-T公式比P-G公式精度更高。
第十二页,共三十七页。
马赫数接近1时。两个公式都不再成立。原因是在机翼上表面垂直于表面方向生成激波。图为来流超过临界马赫数的翼型周围的流动。
第十三页,共三十七页。
,实验得到的NACA4412翼型上下表面的压强分布。
第十四页,共三十七页。
强烈的逆压强梯度使边界层分离。
 由于激波的的形成,产生造波阻力。
 这种现象被称为激波失速(shock stall),这时的马赫数叫阻力发散马赫数(drag divergence Mach number=阻力激增马赫数)。它比临界马赫数略大,在低迎角时也出现。
第十五页,共三十七页。
图为翼厚比为百分之十左右的翼型的升力系数及阻力系数随马赫数变化的曲线。在超声速范围,曲线与Ackeret theory一致。
第十六页,共三十七页。
翼型周围的流动随马赫数的变化
第十七页,共三十七页。
从(b)图可以看出:超过一定的马赫数,阻力系数开始减小。这并不意味着阻力的减小,只是阻力增加的梯度变小。
第十八页,共三十七页。
将翼厚比变为百分之五时,可以缓和激波失速,阻力也变小。
 但是,升力系数变小。此外,低速时的失速特性变坏,颤振(flutter)更容易发生,产生结构强度问题。
第十九页,共三十七页。
跨声速飞行时,由于激波失速所产生的不稳定现象,使飞机的操纵困难,伴随危险。
 主要有以下四点
Buffeting
  失速的机翼或发动机的尾流打到尾翼上,使机体振动的现象。
第二十页,共三十七页。
(2)Buzz
  机翼后缘处的襟翼上的流动紊乱,产生振动的现象。由激波在翼面上的位置不稳定引起。
(3)tuck under
  机体头部下沉,保舵力逆转的现象。由于机翼的激波失速,升力下降,而产生下伏力矩。需将操纵杆由推变拉。
第二十一页,共三十七页。
(4)操纵失灵
 水平尾翼、垂直尾翼出现激波失速时,舵面处于湍流中,升降舵、方向舵失灵。
 飞行马赫数比1大时,翼面上的激波完全退到后缘,固定后,机翼周围的流动稳定,上述的困难可以克服。所以,超声速飞行的飞机应尽快通过跨声速,进入稳定的超声速飞行。
第二十二页,共三十七页。
声障(sound barrier)
 1940年代前半,飞机的速度碰到了声障,时速不能超过900km。
 阻力的激增是原因之一。
 当时还是螺旋桨推进,在机体到达声障之前,螺旋桨已碰上了声障。
第二十三页,共三十七页。
跨声速翼型
 。几乎不产生激波的跨声速翼型有,peaky airfoil, supercritical airfoil。
第二十四页,共三十七页。
超临界翼型
 前缘半径较小,在前缘附近产生超声速压强高峰。机翼上表面的弯度平缓,使超声速流渐渐减速。在后缘附近的局部马赫数刚刚超过1,使激波很弱。
第二十五页,共三十七页。
超临界翼型的特征
第二十六页,共三十七页。
机翼下表面的增厚并弯曲,可以承重,搭载燃料。
 为了弥补升力不足,在后缘前方加大弯度。
 与相同翼厚的翼型相比,可以使阻力激增马赫数增加12-14个百分点。
第二十七页,共三十七页。
普通翼型与超临界翼型的阻力发散马赫数的比较
第二十八页,共三十七页。
诱导阻力
 翼展有限的3维机翼,在翼端产生漩涡。这种涡叫尾流涡(trailing vortex)或翼梢涡(wing-tip vortex)。
第二十九页,共三十七页。
按茹科夫斯基定理,翼展为 的机翼的升力应为    。但翼梢涡的产生的诱导速度的没有考虑。
第三十页,共三十七页。
薄翼理论中,涡丝沿翼弦方向排列。涡丝在翼梢不能消失,而是回折,形成两个平行的涡,向后伸展。叫翼梢涡。
第三十一页,共三十七页。
一种解释方式是:机翼的下表面压强高,上表面压强低,空气从下表面绕过翼端,卷到上表面。
第三十二页,共三十七页。
尾流涡不仅由翼梢产生,也从机翼的后缘产生。由于机翼上下表面,流线分别向翼梢、翼根方向偏转,在后缘形成涡。
第三十三页,共三十七页。
结果,有限翼的涡丝为U字型涡(horse-shoe vortex,马蹄形涡)。因为相同方向旋转的涡容易汇合,最终形成两个大涡。
第三十四页,共三十七页。
翼端涡形成的阻力叫诱导阻力。
第三十五页,