模型飛機(jī)的翼型選擇

孫景橋整理

這里要介紹的是世界著名航空模型專(zhuān)家，匈牙利航空模型運(yùn)動(dòng)健將喬治·班尼廸克今年五月來(lái)我國(guó)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，在上海給中國(guó)運(yùn)動(dòng)員講授的有關(guān)空氣動(dòng)力學(xué)方面的一些問(wèn)題。這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)是專(zhuān)家經(jīng)過(guò)不斷的研究和實(shí)踐后所作的部分總結(jié)，實(shí)用價(jià)值很大。下面就我所聽(tīng)到的一些分別介紹一下。

幾類(lèi)典型翼剖面

在競(jìng)時(shí)模型方面把常采用的翼型粗略的分為四類(lèi)，見(jiàn)圖1。甲類(lèi)～普通型。乙類(lèi)～翼型較厚，中弧線(xiàn)彎度較大。丙類(lèi)～翼型薄中弧線(xiàn)彎度大。丁類(lèi)～翼型后部為薄板結(jié)構(gòu)，基本上也是薄而彎的一種。

圖1

甲類(lèi)滑翔性能較差，但安定性較好，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易。

乙類(lèi)和丙類(lèi)的滑翔性能都很好，但安定性較甲類(lèi)差，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較困難。

丁類(lèi)是最近才發(fā)展起來(lái)的一種翼剖面，它突出的特點(diǎn)是滑翔性能極好，只要在結(jié)構(gòu)上再作一番努力，保證翼型和強(qiáng)度，是很有發(fā)展前途的一類(lèi)。

匈牙利國(guó)防體育同盟航模研究室把它所研究的翼型按用途分為兩個(gè)系統(tǒng)——B(提高用的)和F(普及用的)。

B系統(tǒng)是供初學(xué)者使用的，翼型的特點(diǎn)是安定性好，較厚，容易制作，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能好。但滑翔性能較差。

F系統(tǒng)是供競(jìng)賽使用的，翼型的特點(diǎn)是滑翔性能好，制作較前者困難。

總之，無(wú)論怎樣分法，都是為了使制作者能根據(jù)自己對(duì)飛行的要求，天氣情況和手頭的物質(zhì)條件順利進(jìn)行選擇而定的。

翼型的幾何特性參數(shù)

翼型的幾何特性一般由厚度、彎度和彎度位置來(lái)決定(見(jiàn)圖2)。

圖2

最大厚度用A表示，中弧線(xiàn)最大彎度用C表示，中弧線(xiàn)最大彎度到前緣的距離用B表示。A，B，C都是翼弦的百分?jǐn)?shù)。按照既定的一組參數(shù)(A，B，C)設(shè)計(jì)，甲、乙、丙、丁四類(lèi)翼型皆可得出。

牽引滑翔機(jī)模型翼型選擇

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：A=5－7%B=35－55%C=6%

按照上面數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出的翼型用在模型飛機(jī)上可飛160－180秒。

圖3

圖4

圖5

丁類(lèi)翼型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3。在這里附帶談?wù)勥@類(lèi)翼型的制作：結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于保證使其后部不發(fā)生各方面的變形。這要從兩方面著手，1.選擇材料(見(jiàn)圖4)：紋理疏密均勻?yàn)榧?，在切制原材時(shí)用輻射狀的切法，這樣所得之木片堅(jiān)固而不易變形，用來(lái)作翼剖面后部薄片部分。另一種用平行的切法，所得之木片易撓曲變形，用來(lái)作前緣蒙板倒是很好的。2.采用合理結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖5)。

自由飛模型飛機(jī)翼型

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：A=8－10%B=35－45%C=3－4%

在進(jìn)行選擇時(shí)有兩種方案，一種要求模型“爬”得高，滑翔可以稍差，另一種是注重滑翔性能而不過(guò)分要求爬高。因?yàn)槎吆茈y兼得，故制作者要根據(jù)怎樣使模型留空時(shí)間最長(zhǎng)而加以取舍。

發(fā)動(dòng)機(jī)馬力大，飛機(jī)阻力小便爬得高。翼剖面的形狀對(duì)模型飛機(jī)阻力的大小有很大影響。按前面介紹的牽引滑翔機(jī)模型翼型選取則滑翔得好，見(jiàn)圖6a，但爬升時(shí)產(chǎn)生阻力很大故不多用。圖6d對(duì)爬升有利，但滑翔性極差亦不多用。圖6b，c是較好的，上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就是這一類(lèi)型的。例如B8353－b/2(1958年獲得自由飛項(xiàng)目世界冠軍的匈牙利運(yùn)動(dòng)員采用)、B9304－b等。

圖6

橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)的翼型

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：A=6－8%B=35－50%C=6%(1958年世界冠軍賽中意大利運(yùn)動(dòng)員采用C=4%)

這個(gè)數(shù)據(jù)說(shuō)明翼型的厚度較自由飛模型為小，中弧線(xiàn)彎度較大。這是因?yàn)橄鸾顒?dòng)力模型飛機(jī)在爬升時(shí)的速度較小，和滑翔速度相近。所以注意考慮滑翔性能好的一類(lèi)翼型。例如B7406－f、B6405－b(1958年競(jìng)賽時(shí)，班尼廸克自己采用的一種準(zhǔn)備在天氣好時(shí)使用它)及BM－13(較厚，中弧線(xiàn)彎度小，氣候惡劣時(shí)采用)等。

縫翼和與翼型性能有關(guān)的幾個(gè)因素

開(kāi)縫翼型有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

1.由于翼剖面的開(kāi)縫使氣流流過(guò)機(jī)翼表面時(shí)的分離點(diǎn)后移，迎角變化時(shí)氣動(dòng)力中心變化很小，所以安定性很好。

2.由于下弧正壓力區(qū)的壓力進(jìn)入上弧負(fù)壓力區(qū)使得升力減小，見(jiàn)圖7。

圖7

3.開(kāi)縫增加了翼型阻力，也增加了制作的難度。

前面說(shuō)過(guò)，盡管翼型參數(shù)A、B、C相同，也能設(shè)計(jì)出各式各樣不同性能的翼型來(lái)。這是由于不同的翼剖面前緣半徑，上下弧曲線(xiàn)，中弧線(xiàn)，厚度和翼型“尾部”的彎度和擾流線(xiàn)安裝等引起的。

前緣半徑R：R的選擇與模型的大小(或是與雷諾數(shù)Re)有關(guān)，模型愈大采用的R亦愈大。當(dāng)前一般競(jìng)賽的A－1級(jí)和A－2級(jí)牽引和橡筋動(dòng)力模型所用的R為翼弦長(zhǎng)度的0.5－0.8%，過(guò)去也曾有人用過(guò)0.4%的。R在翼型上所起的作用是，R大安定性較好，滑翔性能較差，較小的R滑翔性能很好，但安定性變壞。

翼型上弧前部形狀采用部分的1/4橢圓曲線(xiàn)較好。翼型后部的上下弧線(xiàn)靠近中弧線(xiàn)為宜，這樣可以減弱尾部渦流區(qū)。

中弧線(xiàn)彎度不適于過(guò)大，最高點(diǎn)不宜于太后，否則會(huì)在迎角改變時(shí)造成壓力中心位置變化太大，以致影響模型飛行的安定性。

厚度選擇一般適中，競(jìng)賽時(shí)偏于薄翼型。翼型尾部的彎度(下弧線(xiàn)的切線(xiàn)和弦線(xiàn)夾角)在乙類(lèi)一般小于15°，丙類(lèi)則是10°－11°之間(見(jiàn)圖1)。彎度再大會(huì)引起下沉速度增加。

曾經(jīng)有人采用過(guò)以中弧線(xiàn)以上的一半作翼型，見(jiàn)圖8，這種翼型雖滑翔性能好，但安定性極差，已被淘汰。

圖8

擾流線(xiàn)：安裝它的目的是在你所選的翼型安定性不夠時(shí)，裝上它再進(jìn)行試飛調(diào)整以增加模型的安定性。匈牙利運(yùn)動(dòng)員常用直徑Φ=0.7－0.8毫米的張線(xiàn)置于距前緣6－8%翼弦長(zhǎng)處，或貼在距前緣15－30%翼弦長(zhǎng)的上弧面上。采用擾流線(xiàn)容易增加模型阻力，不要過(guò)分迷信它。只要選取性能較好的翼型，就可不用這種裝置。

匈牙利國(guó)家的翼型研究與實(shí)驗(yàn)工作是利用風(fēng)洞和試飛互相配合進(jìn)行的。特別是研究與現(xiàn)場(chǎng)試飛，對(duì)于測(cè)定模型和翼型的性能起著非常重要的作用。試飛是在微風(fēng)和極小或沒(méi)有上升氣流的情況下，用一定長(zhǎng)度的牽引線(xiàn)多次重復(fù)牽引模型至同一高度進(jìn)行的。從飛行記錄中比較各種翼型的下沉速度，從而得出結(jié)論。

選擇優(yōu)秀的翼型是為了獲得滑翔，安定和強(qiáng)度等各方面良好的性能，以增加模型留空時(shí)間。但不要忽略與飛機(jī)外形設(shè)計(jì)的合理配合，如機(jī)翼和尾翼的面積分配，尾力臂的大小等，都是和翼型有密切關(guān)系的。