無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)(固定翼無人機飛行原理)

無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)職業(yè)教育無人機應用技術(shù)專業(yè)（十三五）規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社出版社2020年5月

無人機翼型基礎(chǔ)知識及其選擇教學ppt第二章第二章無人機翼型基礎(chǔ)知識及其選擇第二章無人機翼型基礎(chǔ)知識及其選擇翼型的幾何參數(shù)和主要類型第一節(jié)確定翼型第二節(jié)2.1.2翼型的主要類型2.1.1翼型的定義和幾何參數(shù)2.2.1翼型空氣動力特性2.2.2影響翼型空氣動力的因素2.2.3翼型的選擇第二章

無人機的翼型直接影響到無人機的飛行原理和飛行性能，因此本章主要介紹了無人機翼型的幾何參數(shù)和主要類型、翼型空氣動力特性及其影響因素，并在此基礎(chǔ)上選擇出滿足無人機空氣動力學要求的翼型。學習導論第二章1.了解翼型的幾何參數(shù)和主要類型；2.掌握NACA4位和NACA5位數(shù)字翼型族表示方法；3.熟悉翼型空氣動力特性，包括升力特性、阻力特性、極曲線等；4.了解影響翼型空氣動力的因素，如雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、音障等5.掌握翼型選擇辦法。學習目標第二章無人機翼型基礎(chǔ)知識及其選擇2.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型1.翼定義固定翼無人機的機翼或多旋翼無人機的螺旋槳橫剖面形狀稱為翼型。2.1.1翼型的定義和幾何參數(shù)452.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型中弧線：到上下翼面距離相等的曲線，如圖2-1所示。2.幾何參數(shù)前緣點：中弧線與上下翼面的外形線在前端的交點。后緣點：中弧線與上下翼面的外形線在后端的交點。后緣角：上下翼面在后緣點處切線間的夾角。2.1.1幾何參數(shù)翼弦：前緣點與后緣點之間的連線。弦長(b)：前緣點與后緣點之間的距離。前緣半徑：與前緣相切的圓的半徑。2.幾何參數(shù)2.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型中弧線的彎度除此之外，機翼在安裝時還可能帶有上反角或者下反角。上反角是指機翼基準面和水平面的夾角，當上反角為負時，就變成了下反角。上反角作用：自動修正飛行姿態(tài)異常上反角上反角2.1.2翼型的主要類型

翼型是是產(chǎn)生升力和阻力的主要部件，影響無人機的氣動性能和飛行品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一，對于不同類型的無人機和不同的飛行速度，所需要的翼型是不同的。一般翼型可分為兩類，一類是圓頭尖尾型，另一類是尖頭尖尾型。絕大多數(shù)無人機采用為圓頭尖尾型。在每類中又分為對稱型和非對稱型，如圖2-2所示。（1）翼型的分類2.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型492.1.2翼型的主要類型（2）翼型的標準號翼型一般都有標準號，是用設(shè)計者或者研究機構(gòu)名字的縮寫加數(shù)字來表示。2.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型50NACA：美國國家航空咨詢委員會2.1.2翼型的主要類型（2）翼型的標準號2.1翼型的幾何參數(shù)和主要類型512.2確定翼型2.2.1翼型空氣動力特性1.翼型的升力特性閱迎角又稱“攻角”。是指機翼前進的方向與翼弦的夾角。抬頭角2.翼型的極曲線

通常情況下，把翼型升力特性和阻力特性結(jié)合起來，構(gòu)成表示翼型升力系數(shù)和阻力系數(shù)的關(guān)系曲線，稱為極線，如圖2-8所示。

2.2.1翼型空氣動力特性51

極曲線是衡量飛機升阻特性最重要的氣動數(shù)據(jù)，也是計算飛機性能最重要的原始數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可通過風洞試驗獲得，也可在飛行試驗的過程中獲得。2.2確定翼型2.2.2影響翼型空氣動力的影響因素有哪些？

1.無人機的飛行高度、飛行速度、風速、空氣溫度和濕度狀況、翼型的幾何形狀、表面粗糙度等參都影響翼型空氣動力，但其中最主要的影響因素有雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、音障和失速。2.2.2影響翼型空氣動力的因素2.馬赫數(shù)3.音障音障是一種物理現(xiàn)象，當無人機的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會造成震波的產(chǎn)生，進而對無人機的加速產(chǎn)生障礙，而這種因為音速造成提升速度的障礙稱為音障。55馬赫數(shù)：是物體速度與音速的比值，即音速的倍速。54

飛機突破音障時，由于物體本身對空氣的壓縮無法迅速傳播，逐漸在物體的迎風面積累而終形成激波面，在激波面上聲學能量高度集中。這些能量傳到人們耳朵里時，會讓人感受到短暫而極其強烈的爆炸聲，稱為音爆(SonicBoom)。音爆4.失速

當翼型迎角小于臨界迎角時，無人機螺旋槳的升力與迎角成正比，升力隨迎角增大而增大。但當超過臨界迎角之后，流經(jīng)槳葉上表面的氣流會出現(xiàn)嚴重分離，形成大量渦流，升力開始下降，阻力極具增加，飛行速度急劇下降，無人機劇烈抖動，隨后下墜，造成嚴重的飛行事故，這種現(xiàn)象成為失速。2.2.2影響翼型空氣動力的因素552.2確定翼型2.2.3翼型的選擇對現(xiàn)有各種翼型的幾何參數(shù)和性能進行對比分析，從中選出能滿足無人機空氣動力學要求的翼型，此過程為翼型的選擇。選擇翼型時通常要考慮以下兩大因素。1.翼型總體外形的考慮2.翼型幾何參數(shù)的考慮（1）彎度（3）前緣（2）厚度（4）對稱翼型57第二章1