一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型制造技术

本发明专利技术以国际公开的翼型NLF0416翼型为基础，采用计算机流体力学方法和翼型参数化方法，设计状态兼顾巡航点、爬升点和失速点，提出一种最大相对厚度为0.17，侧重巡航特性的层流翼型TFNLF3，翼型前缘半径2.14％C，最大厚度为17.22％C，最大厚度位置40.42％C，最大弯度1.35％C，最大弯度位置82.19％C，后缘厚度0.42％C，其中C为翼型弦长。该翼型在失速和爬升性能保持或小幅优于NLF0416情况下，巡航性能得到比较好的改善，巡航升阻比得到一定提升，巡航力矩绝对值减小，巡航配平阻力得到减小；在巡航状态为层流主控的情况下，上翼面层流区长度达到45％，下翼面层流区长度达到65％。

A laminar airfoil suitable for general purpose aircraft to emphasize cruise characteristics

The invention is based on the international open NLF0416 airfoil airfoil, using computational fluid dynamics method and airfoil parameterization method, taking into account the design state, climbing and cruising the stall point, put forward a maximum relative thickness of 0.17, TFNLF3 focuses on cruise laminar airfoil characteristics of the airfoil leading edge radius 2.14%C, the maximum thickness of 17.22%C, maximum thickness the position of 40.42%C 1.35%C, the maximum camber, the maximum camber location 82.19%C, trailing edge thickness is 0.42%C, where C is the length of the chord. The airfoil stall and the climbing performance maintained or slightly better than the NLF0416 case, cruise performance to get a better improvement, lift drag ratio has been improved, the absolute value of cruise torque decreases, cruise trim resistance has been reduced; in the cruise state is laminar main control case, the upper surface of the wing length under laminar region reached 45%. The wing length of laminar region reached 65%.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型
本专利技术涉及航空飞行器气动外形设计中的翼型设计领域，具体为一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型。
技术介绍
通用飞机是指除了客、货运输的定期航线飞行以外的所有其它民用飞机，其应用领域包括工业、农业、林业、科研、旅游、体育、城市管理和救护、训练及公务飞行等。参照发达国家的经验，通用航空作为民用航空工业的重要组成部分，对于推动国家的经济发展和城市交通有很大的作用。随着我国国力增强和人民收入的提高，继汽车的普及之后，即将进入通用航空器的高速发展时期。为了避免本国庞大的通用飞机市场被国外通用飞机制造商抢占，就需要在结合我国国情的前提下提升我国通用飞机的技术性能。中国通用航空已经走过了几十年的发展历程，取得了一定的成就，研制了包括农5、小鹰500、AC500等系列的固定翼通用飞机。但是与航空发达国家相比，我国通用飞机的规模较小，通用飞机工业相对落后。翼型是飞机机翼设计的基础，翼型设计成功与否从根本上决定这飞机设计的成败。翼型设计的关键在于压力分布形式的配置，而这些又与飞机平台的设计理念相关。常用的适合低速通用飞机的翼型有NACA230系列、NACA24系列和NACA44系列，用于通用飞机的先进翼型有GA(W)-1和GA(W)-2，其中GA(W)-1翼型被广泛应用于现役飞机中。我国至今为止没有系统的对通用飞机的高性能层流翼型进行过研究，从现有的资料和文献来看，都属于试探性研究且不系统，要设计出具有较强竞争力的通用飞行器以抢占国内外市场，还有较长的路要走。为了进一步提高通航飞机的运输经济性和更强的市场竞争力，提升通航飞机在巡航、爬升及失速各个工作状态下的气动性能显得很有必要。当飞机布局确定后，压差阻力基本确定，因此减少摩阻成为飞机气动设计下一步主要的攻坚对象。层流设计是飞机减阻的一个重要途径，目前通用飞机设计时基本按全层流设计的，因此扩大层流区，甚至实现全层流流动是减阻的一个重要方向和途径，对飞机性能的改进是十分明显的。国内关于层流翼型设计的研究较少。西北工业大学设计并申请了以下两项专利：专利公布号为CN104691739A、名称为一种低阻高阻力发散马赫数的高升力层流翼型的专利，以及，专利公布号为CN101492090、名称为一种后缘分离涡高升力高速层流翼型的专利。但是，上述两项专利申请主要针对马赫数0.6左右的高速流动设计，并非针对高空低速多工况条件设计。同时，西北工业大学设计并申请的专利：专利公布号为CN105752314A、名称为一种高空低速自然层流高升力翼型的专利。但仍只是低速的定升力单工况设计，对多工况性能并没有研究。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术以国际公开的翼型NLF0416翼型为基础，采用计算机流体力学方法和翼型参数化方法，设计状态兼顾巡航点、爬升点和失速点，提出一种最大相对厚度为0.17，适用于通用飞行器侧重于巡航特性的，高升力、高升阻比、失速缓和的层流翼型。本专利技术的技术方案为：所述一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：翼型前缘半径2.14％C，最大厚度为17.22％C，最大厚度位置40.42％C，最大弯度1.35％C，最大弯度位置82.19％C，后缘厚度0.42％C，其中C为翼型弦长。进一步的优选方案，所述一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：上表面和下表面的几何坐标表达式分别为其中，yup(x)表示单位翼型的上表面纵坐标；ylow(x)表示单位翼型的下表面纵坐标；y0up(x)表示单位基础翼型NLF0416的上表面纵坐标；y0low(x)表示单位基础翼型NLF0416的下表面纵坐标；Aui代表翼型上表面几何坐标的表达式系数；Ali代表翼型下表面几何坐标的表达式系数；x表示单位翼型的表面横坐标；为组合数；翼型几何坐标的表达式系数为：进一步的优选方案，所述一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：翼型几何坐标的表达式系数优选进一步的优选方案，所述一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：翼型上表面和下表面的几何坐标为：其中XU、YU是翼型上表面的坐标值，XL、YL是翼型下表面的坐标值。有益效果本专利技术以国际公开的翼型NLF0416翼型为基础，采用计算机流体力学方法和翼型参数化方法，设计状态兼顾巡航点、爬升点和失速点，提出一种最大相对厚度为0.17，侧重巡航特性的层流翼型TFNLF3。该翼型在失速和爬升性能保持或小幅优于NLF0416情况下，巡航性能得到比较好的改善，巡航升阻比得到一定提升，巡航力矩绝对值减小，巡航配平阻力得到减小；在巡航状态为层流主控的情况下，上翼面层流区长度达到45％，下翼面层流区长度达到65％。本专利技术提供的层流翼型是针对巡航和爬升状态为层流主控设计的，具有高升力、高升阻比、失速特性缓和的特点，在较低的设计升力系数、较低的飞行马赫数和较低的飞行雷诺数下，具有较高的升阻比，较高巡航效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型几何外形对比图；图2：本专利技术设计的TFNLF3翼型在巡航状态下压力分布曲线；图3：本专利技术设计的TFNLF3翼型在巡航状态时上下翼面剪切应力变化曲线(表征层流区长度)；图4：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型失速状态下升力曲线对比；图5：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型爬升状态下阻力曲线对比；图6：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型爬升状态下升阻比—升力曲线对比；图7：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型巡航状态下阻力曲线对比；图8：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型巡航状态下升阻比—升力曲线对比；图9：本专利技术设计的TFNLF3翼型与NLF0416翼型巡航状态下力矩—升力曲线对比。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术目的是提出一种适用于通用飞行器的层流翼型，在满足性能设计要求的同时更加注重翼型的巡航特性。通过使用先进的翼型设计和优化技术，使得翼型能够在较低的设计升力系数、较低的飞行马赫数和较低的飞行雷诺数下，具有较高的升阻比，从而提高巡航效率。针对巡航和爬升状态为层流主控的情况，按照偏重巡航特性的思路，开展翼型设计，指标要求为：1、巡航状态层流区长度，上表面层流区不小于50％弦长，下表面层流区不小于60％弦长。2、通用飞机常见的三种工作状态如下：巡航状态：Ma＝0.313，Re＝11.0E6，Cl＝0.40爬升状态：Ma＝0.189，Re＝8.80E6，Cl＝0.80失速状态：Ma＝0.091，Re＝4.30E63、翼型厚度维持在0.17附近。依据上述设计指标，本专利技术以国际公开的NLF0416翼型为基础，采用计算机流体力学方法和翼型参数化方法，设计状态兼顾巡航点、爬升点和失速点，提出一种最大相对厚度为0.17，适用于通用飞行器侧重于巡航特性的，高升力、高升阻比、失速缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：翼型前缘半径2.14％C，最大厚度为17.22％C，最大厚度位置40.42％C，最大弯度1.35％C，最大弯度位置82.19％C，后缘厚度0.42％C，其中C为翼型弦长。

【技术特征摘要】
1.一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：翼型前缘半径2.14％C，最大厚度为17.22％C，最大厚度位置40.42％C，最大弯度1.35％C，最大弯度位置82.19％C，后缘厚度0.42％C，其中C为翼型弦长。2.根据权利要求1所述一种适用于通用飞行器偏重巡航特性的层流翼型，其特征在于：上表面和下表面的几何坐标表达式分别为

【专利技术属性】
技术研发人员：张煜，白俊强，何小龙，杨一雄，李立，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61