閑談

我們可以很容易找到市面上任何一架飛行器的幾何參數(shù),，包括長(zhǎng)度、翼展,、翼面積,、重量等。但翼型通常只能通過(guò)肉眼辨別或逆向工程得到,，即便這樣也很難得到其編號(hào),。有一部分是因?yàn)楫?dāng)前服役的飛行器翼型進(jìn)行過(guò)修型，因此無(wú)法通過(guò)上述方法得到其編號(hào),。更多的是如果知道了翼型便可以通過(guò)公開(kāi)的幾何參數(shù)進(jìn)行三維重建,。試想任何企業(yè)都不希望其產(chǎn)品三維圖流出。

只有在大展弦比、無(wú)扭轉(zhuǎn)（氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)和幾何扭轉(zhuǎn)）,、無(wú)后掠情況,，機(jī)翼性能接近于翼型性能（忽略地面效應(yīng)）。因此當(dāng)不滿足上述情況下,，翼型選型階段屬于概念設(shè)計(jì),。多數(shù)大企業(yè)都擁有屬于自己的翼型數(shù)據(jù)庫(kù)，概念設(shè)計(jì)階段往往會(huì)挑選一些列符合基本條件的翼型,。除了翼型氣動(dòng)性能作為遴選依據(jù)外,，翼型厚度成了最重要的幾何參數(shù)。因?yàn)槠溆绊懙浇Y(jié)構(gòu)重量,、燃油空間,、最大升力系數(shù)與阻力系數(shù)。

引入數(shù)值優(yōu)化方法或許有助于為設(shè)計(jì)人員開(kāi)闊新方向,，特別是稍微缺乏理論背景情況下,。

正文

國(guó)外翼型發(fā)展史

  早在1799年，G.cayley就提出了固定翼飛機(jī)的概念,。G.cayley在研究中發(fā)現(xiàn),，在運(yùn)動(dòng)方向上傾斜一定角度的平板可以產(chǎn)生升力，而彎曲的表面會(huì)產(chǎn)生更好的效果,。1884年,，H.F.phillips通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)第一次發(fā)明了實(shí)用的翼型（圖一）。

圖一：H.F.phillips發(fā)明的翼型

   此后,，萊特兄弟在自建的風(fēng)洞中測(cè)試了200多種模仿鳥(niǎo)類翅膀形狀的翼型（圖二）,。為1903年成功實(shí)現(xiàn)人類歷史上第一次有動(dòng)力飛行奠定了基礎(chǔ)。但從今天的視角來(lái)看,，他們采用的翼型還是沒(méi)有走出大彎度薄翼型設(shè)計(jì)思想,。

圖二：萊特兄弟在風(fēng)洞中測(cè)試的翼型

  早期的翼型研究是經(jīng)驗(yàn)性的探索與嘗試，缺乏理論支撐,。直到1902年,，德國(guó)數(shù)學(xué)家M.W.Kutta發(fā)現(xiàn)了速度環(huán)量的定解條件（Kutta條件），為翼型研究引入理論依據(jù),。1909年N.Joukowsky利用復(fù)變函數(shù)的保角變換研究了翼型的定常無(wú)黏流動(dòng),，他研究出第一批理論翼型。（圖三）

圖三：N.Joukowsky研究的翼型

  1912年英國(guó)皇家飛機(jī)制造廠發(fā)展出了著名的RAF系列翼型（螺旋槳常用）（圖四）

圖四：RAF6翼型

  NACA自1915年成立就很關(guān)注翼型,，在首次年度報(bào)告指出：“開(kāi)展實(shí)際機(jī)翼盒段的高效率剖面研究,，能滿足結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型要求的適當(dāng)尺寸,，使壓力中心移動(dòng)范圍適度,，并能在較大迎角下操縱”按此設(shè)計(jì)理念，發(fā)展出了USA系列翼型。（圖五）

圖五：USA-6翼型

  ……………1922年V.E.Clark對(duì)G?ttingen 398翼型嘗試進(jìn)行改造,，得到了著名的ClarkY翼型,。（圖六）

圖六：ClarkY翼型

  20世紀(jì)30年代到40年代，NACA高度重視并系統(tǒng)的開(kāi)展了翼型研究,，發(fā)展了著名的NACA翼型,。包括NACA四位數(shù)、五位數(shù),、六位數(shù)以及7,、8系列翼型。

翼型選取方法

       雷諾數(shù)對(duì)翼型的影響至關(guān)重要,，特別是概念階段雷諾數(shù)是非常明確的,。

圖七：50萬(wàn)雷諾數(shù)翼型極曲線

圖八：15萬(wàn)雷諾數(shù)翼型極曲線

圖九：5萬(wàn)雷諾數(shù)翼型極曲線

圖十：美國(guó)伊利諾伊大學(xué)實(shí)驗(yàn)的34個(gè)低速低雷諾數(shù)翼型

      圖十包含了諸如S1223、SD7032,、FX63-137這些”翼型明星“,，一些翼型的編號(hào)具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)參考意義，如NACA系列翼型,。

圖十一：NACA2415

(2表示相對(duì)彎度,，4表示最大彎度位于40%弦長(zhǎng)處，15表示相對(duì)厚度)

圖十二：NACA23015

（2表示設(shè)計(jì)升力系數(shù)為0.3（2X3/20）,，3表示最大彎度位于30%弦長(zhǎng)處,，0表示后段中弧線為直線，15表示相對(duì)厚度）

圖十三：NACA16-212

（1表示所屬系列,，6表征最小壓力點(diǎn)位置位于60%弦長(zhǎng)處,，2表示設(shè)計(jì)升力系數(shù)，12表示相對(duì)厚度）

典型設(shè)計(jì)案例

圖十四：一,、二,、三代戰(zhàn)斗機(jī)翼型

圖十五：全球鷹翼型

圖十六：彈簧刀300翼型

作者搜集到了一些典型飛行器使用的翼型，可信度較高,。(紅字系列表示翼根,、翼尖可能使用同種翼型)

軍事飛機(jī)

無(wú)人機(jī)

輕型飛機(jī)

更多的翼型數(shù)據(jù)由伊利諾伊大學(xué)（https://m-selig.ae./ads/aircraft.html）收錄。