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飛機機翼、尾翼,導彈翼面,直升機旋翼葉片和螺旋槳葉片上平行於飛行器對稱面或垂直於前緣(或 1/4弦長點連線)的剖面形狀,也稱翼剖面或葉剖面。翼面的空氣動力特性研究,常從翼型特性研究開始,然後再加上機翼平面形狀的影響。大展弦比無後掠翼面(直機翼)翼型的氣動特性對整個翼面尤其有決定性的影響。因此,翼型氣動特性的分析研究和翼型形狀的設計研究具有重要的意義。

1概述

英文釋義:airfoil profile
翼型的空氣動力特性是指翼展為無限長的等剖面直機翼的空氣動力特性。由於繞
翼型
這種機翼的流動沿翼展沒有速度分量,流動參數只在與展向垂直的平面內變化,屬於二維平面流場,因而又稱為二維機翼。翼型的幾何形狀,即幾何特性,決定了它的空氣動力特性。
右下圖為展示了翼型的結構(機翼的剖面圖,例如垂直於直升機旋翼旋轉平面與槳葉的交面)。從圖中可以看到主要包括:(1)前緣(leading edge)(2)trailing edge (3)槳葉弦線(chord line)(4)弧線(camber line) 等。
翼型

2幾何特性

翼型中線或中弧線是連結前後緣的一條曲線,沿垂直於這一曲線法線方向的上下表面到中線的距離yc應該相等。上下表面的最大距離稱為翼型的最大厚度,簡稱厚度。連結翼型前後緣的直線稱為翼弦。翼弦的長度稱為弦長。如果中線是直線,則翼型是上下對稱的,這時中線與翼弦重合;如果中線不是直線,則翼型是不對稱的,稱為有彎度的翼型(yf不等於常數)。中線到翼弦的最大距離稱為翼型的最大彎度,簡稱彎度。彎度f、最大彎度位置xf、厚度C和最大厚度位置xc通常用弦長b的百分數表示成相對量。

3翼型系列

隨著航空科學的發展,世界各主要航空發達的國家建立了各種翼型系列。美國有NACA系列,德國有DVL系列,英國有RAF系列,蘇聯有ЦΑΓИ系列等。這些翼型的資料包括幾何特性和氣動特性,可供氣動設計人員選取合適的翼型。
在現有的翼型資料中,NACA翼型系列的資料比較豐富,飛行器上採用這一系列的翼型也比較多。NACA翼型系列主要包括下列一些翼型族:
①4位數翼型族:這是最早建立的一個低速翼型族。例如,NACA2415翼型,其含義第一位數值2表示最大相對彎度為2%;第二位數4表示最大彎度位於翼弦前緣的40%處;末兩位數15表示相對厚度為15%。這一族翼型的中線由前後兩段拋物線組成,厚度分佈函數由經驗的解析公式確定。
②5位數翼型族:這是在4位數翼型族的基礎上發展的。這一族翼型的中線有兩種類型,一類是簡單中線,它的前段為三次曲線,後段為直線;另一類是S形中線,前後兩段都是三次曲線,後段上翹的形狀能使零升力矩係數為零,這個特性通過第三位數來表徵,例如NACA24015中0表示後段為直線。這族翼型的厚度分佈與4位數翼型族的相同。
③6族翼型:適用於較高速度的一些翼型族,得到廣泛應用。這種翼型又稱層流翼型,它的前緣半徑較小,最大厚度位置靠後,能使翼型表面上儘可能保持層流流動,以便減小摩擦阻力。
④1族、7族、8族等翼型族,還有各種修改翼型。

4超臨界翼型

隨著飛行器速度的不斷提高,流過翼面的流速有可能超過當地音速,這時流動中會出現激波,還可能引起流動分離,這都使阻力增大。因此,過去都致力於研究避免翼面流動超過音速的翼型。但到了60年代,英國的H.H.皮爾賽和美國的R.T.惠特科姆發現有可能找到不產生激波或產生較弱激波的跨音速翼型。他們和荷蘭的G.Y.紐蘭德分別設計了「尖峰翼型」、「超臨界翼型」、「擬橢圓翼型」等跨音速翼型。超臨界翼型的特點是頭部比較豐滿,上表面中部比較平坦。因此壓強分佈也比較平坦,沒有顯著的高峰,並能比較和緩地減速到亞音速(或僅出現較弱激波)。有時,為了提高升力,使翼型下表面的後部向內凹,使這裡的壓強增高,上下翼面的壓差(載荷)增大,這種翼型稱為有后載入的翼型。類似地,還有所謂有前載入的翼型。

5超音速翼型

以超音速飛行的飛行器,為了減小波阻常採用尖前緣的對稱翼型。常見的翼型有菱形、六面形和由上下兩圓弧組成的雙凸翼型。由於飛機要在低速到高速的整個範圍內使用,翼型的選用必須兼顧高、低速特性,而且採用后掠可使超音速飛機的機翼保持亞音速前緣,所以大多數超音速飛機仍採用小鈍頭的亞音速翼型。而超音速導彈主要用作超音速飛行,因此彈翼多採用超音速翼型。
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