无人机结构与系统(固定翼无人机飞行原理)

无人机结构与系统职业教育无人机应用技术专业（十三五）规划教材机械工业出版社出版社2020年5月

无人机翼型基础知识及其选择教学ppt第二章第二章无人机翼型基础知识及其选择第二章无人机翼型基础知识及其选择翼型的几何参数和主要类型第一节确定翼型第二节2.1.2翼型的主要类型2.1.1翼型的定义和几何参数2.2.1翼型空气动力特性2.2.2影响翼型空气动力的因素2.2.3翼型的选择第二章

无人机的翼型直接影响到无人机的飞行原理和飞行性能，因此本章主要介绍了无人机翼型的几何参数和主要类型、翼型空气动力特性及其影响因素，并在此基础上选择出满足无人机空气动力学要求的翼型。学习导论第二章1.了解翼型的几何参数和主要类型；2.掌握NACA4位和NACA5位数字翼型族表示方法；3.熟悉翼型空气动力特性，包括升力特性、阻力特性、极曲线等；4.了解影响翼型空气动力的因素，如雷诺数、马赫数、音障等5.掌握翼型选择办法。学习目标第二章无人机翼型基础知识及其选择2.1翼型的几何参数和主要类型1.翼定义固定翼无人机的机翼或多旋翼无人机的螺旋桨横剖面形状称为翼型。2.1.1翼型的定义和几何参数452.1翼型的几何参数和主要类型中弧线：到上下翼面距离相等的曲线，如图2-1所示。2.几何参数前缘点：中弧线与上下翼面的外形线在前端的交点。后缘点：中弧线与上下翼面的外形线在后端的交点。后缘角：上下翼面在后缘点处切线间的夹角。2.1.1几何参数翼弦：前缘点与后缘点之间的连线。弦长(b)：前缘点与后缘点之间的距离。前缘半径：与前缘相切的圆的半径。2.几何参数2.1翼型的几何参数和主要类型中弧线的弯度除此之外，机翼在安装时还可能带有上反角或者下反角。上反角是指机翼基准面和水平面的夹角，当上反角为负时，就变成了下反角。上反角作用：自动修正飞行姿态异常上反角上反角2.1.2翼型的主要类型

翼型是是产生升力和阻力的主要部件，影响无人机的气动性能和飞行品质的关键因素之一，对于不同类型的无人机和不同的飞行速度，所需要的翼型是不同的。一般翼型可分为两类，一类是圆头尖尾型，另一类是尖头尖尾型。绝大多数无人机采用为圆头尖尾型。在每类中又分为对称型和非对称型，如图2-2所示。（1）翼型的分类2.1翼型的几何参数和主要类型492.1.2翼型的主要类型（2）翼型的标准号翼型一般都有标准号，是用设计者或者研究机构名字的缩写加数字来表示。2.1翼型的几何参数和主要类型50NACA：美国国家航空咨询委员会2.1.2翼型的主要类型（2）翼型的标准号2.1翼型的几何参数和主要类型512.2确定翼型2.2.1翼型空气动力特性1.翼型的升力特性阅迎角又称“攻角”。是指机翼前进的方向与翼弦的夹角。抬头角2.翼型的极曲线

通常情况下，把翼型升力特性和阻力特性结合起来，构成表示翼型升力系数和阻力系数的关系曲线，称为极线，如图2-8所示。

2.2.1翼型空气动力特性51

极曲线是衡量飞机升阻特性最重要的气动数据，也是计算飞机性能最重要的原始数据。该数据可通过风洞试验获得，也可在飞行试验的过程中获得。2.2确定翼型2.2.2影响翼型空气动力的影响因素有哪些？

1.无人机的飞行高度、飞行速度、风速、空气温度和湿度状况、翼型的几何形状、表面粗糙度等参都影响翼型空气动力，但其中最主要的影响因素有雷诺数、马赫数、音障和失速。2.2.2影响翼型空气动力的因素2.马赫数3.音障音障是一种物理现象，当无人机的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波的产生，进而对无人机的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。55马赫数：是物体速度与音速的比值，即音速的倍速。54

飞机突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为音爆(SonicBoom)。音爆4.失速

当翼型迎角小于临界迎角时，无人机螺旋桨的升力与迎角成正比，升力随迎角增大而增大。但当超过临界迎角之后，流经桨叶上表面的气流会出现严重分离，形成大量涡流，升力开始下降，阻力极具增加，飞行速度急剧下降，无人机剧烈抖动，随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象成为失速。2.2.2影响翼型空气动力的因素552.2确定翼型2.2.3翼型的选择对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，从中选出能满足无人机空气动力学要求的翼型，此过程为翼型的选择。选择翼型时通常要考虑以下两大因素。1.翼型总体外形的考虑2.翼型几何参数的考虑（1）弯度（3）前缘（2）厚度（4）对称翼型57第二章1