翼型航模DIY基础知识

机翼

机翼是模型飞机产生升力的主要部件。模型飞机性能的好坏往往决定于机翼的好坏，良好的机翼应该能产生很大的升力和很小的阻力，并有足够的强度和刚性，不容易变形而且容易制作。决定机翼产生升力大小的因素很多，与机翼面积、速度等直接有关，不过这些因素往往不能够或不便于改变，譬如空气密度，我们不能改变；机翼两积、通常受到比赛规则的限制；飞行速度不容易控制，而且对竞时的模型飞机来说，速度愈小愈好。这样一来，要想增大升力只能从增大升力系数着想了。在减小机翼阻力方面也是这样，主要是设法减小机翼产生的阻力系数。决定机翼升力系数及阻力系数的是机翼截面形状 (即翼型)、机翼平面形状和当时的迎角。好的翼型能够在同样的迎角下有较大的升力系数和较小的阻力系数，这两种系数的比值(称升阻比)可达到18以上。

一、翼型

翼型就是机翼的截面形状。现代模型飞机所用的翼型一般可分为六类：平凸型、对称型、凹凸型、双凸型、S型和特种型，如图3-1所示。这六种翼型各有各的特点，每种翼型一般能符合某几种模型飞机的要求。

翼型各部分的名称如图3-2所示。其中影响翼型性能最大的是中弧线(或中线)的形状、翼型的厚度和翼型厚度的分布。中弧线是翼型上弧线与下弧线之间的距离中点的连线。如果中弧线是一根直线与翼弦重合，那就表示这个翼型上表面和下表面的弯曲情况完全一样，这种翼型称为对称翼型。普通翼型中弧线总是向上弯的，S翼型的中弧线成横放的S形。

要表示翼型的厚度、中弧线的弯曲度和翼型最高点在什么地方等通常不用长度计算，因为各种大小不同的飞机都可以用同样的翼型。翼型形状如用具体长度表示，在设计计算时很不方便，现在的翼型资料对这些长度都用百分数表示，不用厘米或米来计算，基准长度是翼弦，例如翼型厚度是1.2厘米，弦长10厘米，那么翼型厚度用(1.2/10)来表示，即翼型厚度是翼弦的12%。这样的表示方法很方便，不管用在大飞机或小飞机上，这种翼型的厚度始终是12%。大家只要牢记基准长度是弦长便可以很容易算出实际的翼型厚度来，此外计算前后距离也用百分数，也以弦长为基准，而且都是从前缘做出发点。例如，翼型最高点在30%弦长处，那就表示翼型最高的地方离前缘的距离等于全翼弦的30%。

下面我们分别把翼型的画法、性能的表示法和性能的计算等问题加以讨论。

(一)翼型的画法

适合于模型飞机上使用的翼型现在巳有一百多种，每种翼型的形状都不相同。幸而每种翼型的形状都用同一办法 (外形坐标表)表示，所以我们只要把翼型外形坐标表找到，这种翼型的形状便完全决定了。某

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翼型坐标见表3-1。

所谓翼型坐标表是从翼型上下弧线选出一定的点，把这些点的坐标用弦长百分数表示所列成的表。坐标的原点是前缘，计算百分数的基准长度是弦长，横坐标是翼弦；表3-1就是这样的表格，表格第一行(X)表示到前缘的距离，第二行(Yu)对应于第一行距离的翼型上弧线上的一点到翼弦的距离；第三行(Yd)是下弧线上一点到翼弦的距离，把所有这些点都在图上标出以后，用圆滑的线将各点连接起来便可以得到正确的翼型形状。

画翼型前，要首先决定翼弦的长度。将弦长乘上表中的数字再除100就可以得出所需要的实际长度。 (1) 首光在纸上面一直线代表翼弦。在线上量出翼弦的长度，例如15厘米，如图3-3l(a)所示。 (2) 在翼弦上接表3-1中第一行量出距离。如第一行的30表示离前缘的距离是(30/100)?15即4.5厘米。在翼弦上离前缘4.5厘米的地方轻轻地点上一点，依此类惟。通过所有这些点画出垂直翼弦的线，如图3-3(b) 所示。

(3) 按表3-1中第二、第三行的数值将上弧与下弧的距离算出来。例如，在离前缘4.5厘米的地方表中数字是11.65，上弧到翼弦的实际距离是11.65?15/100=1.76厘米。表中第三行是-0.38，即下弧到翼弦距离是-0.38?15/100=-0.057厘米(负值表示这一点在翼弦下方)。根据计算出来的数值便可以在刚才画好的垂直线上(离前缘4.5厘米的那一根)点出两点：一点在翼弦上面离翼弦l.76厘米，另一点在翼弦下面，离翼弦0.057厘米，用同样的方法将各不同距离的上下弧各点都标出来，如图3-31(c)所示。

(4)将点出来的各点连成圆滑的曲线便可以得到翼型的形状，如图3-3(d)所示。

如果我们点出来的点不能连成连续圆滑的曲线时表示有错误：或者距离没有算好；或量最得不准确，正负号没有注意。画出后的翼型最好与书中同一种翼型的形状对照一下，这样往往可以及时改正错误。

有其应掌握如何使用AutoCAD来画出翼型(详见“航空模型”)，并在使用激光切割机时，对翼型实际加工厚的翼型进行修正。

(二)翼型的名称和牌号

翼型的种类很多，形状各异，所以每种翼型都有一定名称或牌号。以前的翼型多数是用发明者或研究机关的名称来命名，如：茹科夫斯基翼型、哥廷根翼型等。模型飞机用的翼型也往往用发明者的名字表示，加汉斯汉申翼型、古布菲翼型等。

航模爱好者常用翼型的来源不外乎两个方面：

(1) 一些国家的航空研究机构经过风洞试验的翼型。这些翼型资料往往还附有特性曲线。

(2) 航模爱好者自己设计和改进的翼型。这类翼型一般都是经过模型飞机的实际飞行并证明性能较好

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的，当然也有一些是经过风洞试验的翼型。

航模爱好者自己设计的翼型常常用集体的名称或设计者的名字再加上它的序号来表示。例如：BH-l0，其中“BH”是“北航”(原北京航空学院)汉语拼音的缩写字母，数字“10”是所试验的第10种翼型。 在航模爱好者设计的翼型中，要着重介绍的是“B”系翼型(或称“Б”系翼型)。它是匈牙利著名的航模爱好者班尼狄克设计的翼型，采用4~5位数字来表示翼型的几何特性。例如，在翼型B-12307-b或(Б-12307-b)和B-6556-d中： 第一、第二位数字表示

最后一位字母表示中弧线的类型，b为椭圆曲线。翼型的最大相对厚度，前一

最后一位数字表示中弧线最大弯度是7%的弦长。种翼型的12表示厚度为

中间二位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距12%弦长，后一种翼型的6，

离为30%弦长。表示是6%弦长。

第一、二位数字表示翼型的最大相对厚度为12% 中间两位数字表示翼型

弦长。中弧线最高点距前缘的距

最后一位字母表示中弧线的类型，d为任意曲线。离、30和55各表示等于30%

最后一位数字表示中弧线最大弯度是7%的弦长。和50%弦长。

中间二位数字表示翼型中弧线最高点距 最后一位数字表示中弧

前缘的距离为55%弦长。线最大弯度。7和6各表示

第一、二位数字表示翼型的最大相对厚度为6%弦等于7%和6%弦长。

长。 在B系翼型数字后面往

往附有一个小写的拉丁字母，用来表示中弧线的类型，它的含义是： a一中弧线是圆弧曲线； b－中弧线是椭圆曲线；

c－中弧线由椭圆曲线和双曲线组合而成； d－中弧线为任意曲线；

e －翼型上、下弧线在尾部重合为一条线；

f －翼型后缘部分很厚，最后突然变尖:；用这种翼型的机翼，后缘的强度和刚度一定要注意加强。 因为在翼型厚废和中弧线弯度相同的条件下，可设计出很多翼型、因此，在后面这个小写字母的后面还可加上分母数字。例如B-835-b，B-8356-b/2及B-8356-b/3等，它们用来表示设计的先后次序。

航空研究机构试验的翼型有些也可以用在模型飞机上。这些经某些国家航空研究机构试验而得的翼型，都采用研究单位名称的缩写字为“姓”，并用表示试验系列或编号的数码或字母作为“名”。例加Clark-Y (克拉克-Y)(美国)；哥廷根499或Go-499 (德固)；MVA-321 (德国)；ЦАГИ-731 (前苏联)。 这里要着重介绍美国国家航空航天局的前身NACA研究的一系列翼型。他们研究过的翼型很多，也采用数字表示翼型的几何特性，在模型飞机上常用的NACA翼型分两个系列，即4位数字翼型和5位数字翼型。现以4位数字翼型NACA -6409、NACA-23012为例，将有关数字的含义说明如下： 第一位数字表示中弧线最大弧高，6就是6%第3、4位数字表示翼型的最大相对厚度为9%弦长。翼弦长度；

第2位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距离为 第二位数字

40%弦长。表示中弧线最大

第1位数字表示翼型中弧线最大弧高为6%弦长。弧高的位置，4表

示往40%翼弦长度 (从前缘向后量)；

第三、第四位数字表示翼型最大厚度，09即9%翼弦长度，这类翼型最大厚度都在30%的地方，4位数字翼型都这样，所以不再标出来。

根据这个规律可以知道，NACA一6412翼型与NACA-6409翼型基本上相同(中弧线完全相同)，只是前者的最大相对厚度不是9%，而是12%。

班尼狄克翼型代号的几何特性含义B-12307-bB-6556-dNACA翼型代号的几何特性含义NACA-6409 3

如果第一、第二两位数字是0，表示这类翼型是对称翼型。如NACA-0009表示是最大相对厚度9%的对称翼型。

NACA翼型不但在真飞机上使用很广，在模型飞机上也常常采用。如NACA-6409、NACA一6412、NACA一0018、NAC4一23012等都是常用的模型翼型。

除此之外，在模型飞机上还采用了一些对现有翼型加以改进而得的“新”翼型。例如1/2NACA(6406+6409) 或写作NACA-6407.5，这是将两个中弧线相同但厚度不同的翼型相加，取其最大相对厚度平均值而得到的“新翼型”。

MVA-301-75，即保持MVA-301翼型中弧线不变而把厚度改薄到原来的75%。

克拉克-Y-6%，是将最大相对厚度为11.7%的克拉克-Y翼型减薄到6%的“新翼型”。实际上这些翼型的中弧线也改变了。

(三)翼型性能的表示法

翼型的性能就是指翼型在各种不同迎角时所产生的升力系数、阻力系数和压力中心的位置。表示这三种数据的方法很多，有的用表格的形式，有的用曲线的形式，其中以后者最普遍，使用也最方便。 l. 升阻特性

表示翼型性能的曲线有很多种。最常见的是所谓升力系数曲线、阻力系数曲线和极曲线(亦称李林达曲线)。升力系数曲线在第二章巳提过，这种曲线的横坐标表示迎角?，纵坐标表示升力系数CL，如图3-4所示。从曲线上可以直接查到不同迎角时的升力系数，机翼的零升力迎角(用?o表示，通常是负值)，临界迎角? c r和最大升力系数CLmax。

阻力系数曲线与升力系数曲线相似。横坐标是迎角?，纵坐标是翼型的阻力系数CD。这个曲线表示在不同迎角时翼型产生阻力系数的大小。

还有一种翼型的性能曲线称为极曲线。极曲线与以上两种曲线不同，这种曲线的横坐标表示翼型的阻力系数，纵坐标表示升力系数，在曲线上标出迎角的大小，如图3-5所示。利用这种曲线可以很迅速地同时查到一定迎角下的升力系数和阻力系数。

譬如从图上可查到这种翼型在迎角6?时的升力系数是0.80，阻力系数是0.078(相当于雷诺数84000的曲线)。从这曲线上还可以看到翼型的最大升力系数(相当于曲线最高点的升力系数)和临界迎角 (对应于最大升力系数的迎角)。在图3-5中，临界迎角是10.4?，最大升力系数是1.0左右，阻力系数是0.12。

极曲线还有一个方便的地方，就是可以直接查到有利迎角。所谓有利迎角就是升力系数与阻力系数的比值力最大时的迎角。模型飞机用这个迎角飞行时，可以保证在同一高度滑翔得最远。

从坐标原点做切线与曲线相切，切点所对应的迎角就是有利迎角。图3-5中所示曲线的有利迎角为2?-3?，这时所对应的升力系数为0.55，它与阻力系数0.05的比值 (0.55/0.05=11)就是翼型的最大升阻比。

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