超声速翼型和亚声速翼型的气
动特性
总负责:祝恺辰(071450704) 组员:辛宏宇(071450703)
超声速和亚声速翼型不同的主要原因是超声速翼型需承受激波阻力。 激波
超声速气体中的强压缩波。微扰动(如弱压缩波)的叠加而形成的强间断,带有很强的非线性效应。
经过激波,气体的压强、密度、温度都会突然升高,流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音速飞行时,地面上的人可以听见这种响声,即所谓音爆。理想气体的激波没有厚度,是数学意义的不连续面。实际气体有粘性和传热性,这种物理性质使激波成为连续式的,不过其过程仍十分急骤。因此,实
际激波是有厚度的,但数值十分微小,只有气体分子自由程的某个倍数,波前的相对超音速马赫数越大,厚度值越小。
原子弹爆炸形成的蘑菇云也是一种激波
一、超音速薄翼型
翼型作亚声速运动和超声速运动时,对气流的扰动有很大不同
亚声速扰动无界
超声速扰动限于前马赫锥后,前半部压缩,后半部膨胀,扰动均沿着波德传播方向即垂直于
马赫波
根据动量定律,向前流出的气体将给翼型一个像后的反作用力,它有一个阻力分量;而从控制面向后流出的气流对翼型有一个推力分量;同理,向前流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。而向后流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。从控制面垂直进出的流动不会是翼使翼型承受阻力或是推力。这样,在无粘性流体中作亚胜诉流
动的翼型不承受阻力(推力与阻力相消),而超声速翼型将承受阻力,这种与马赫波传播有关的阻力称为波阻。
超声速流动中,绕流物体产生的激波阻力大小与物体头波钝度有着密切的关系。由于钝物的绕流将产生离体激波,激波阻力大;而尖头体的绕流将产生附体激波,激波阻力小。
因此,对于超声速翼型,前缘最好作成尖的,如菱形、四边形、双弧形。但是对于超声速飞机,总是要经历起飞和着陆的低速阶段,尖头翼型在低速绕流时,较小迎角下气流就要发生给力,是翼型的气动特性能变坏。为此,为了兼顾超声速飞机的低速特性,目前低超声速的翼型,其形状都采用小圆头的对称薄翼。
1.马赫锥的概念
超声速流场内从任一点P作两个与来流平行的马赫锥,P点上流的称为前马赫锥,下流的称为后马赫锥,如图:
马赫锥的半顶角为马赫角:
马赫锥所围区域称为P点的依赖去,在该马赫锥内所有的扰动源都能对P产生影响。
超声速机翼不同边界对机翼绕流性质有很大影响,从而形象机翼的气动特性,因此必须将机翼的边界划分为前缘、后缘和侧缘。
机翼与来流放心平行的直线首先相交的边界为前缘,低二次相交的边界为后缘,与来流平行的机翼为侧缘。是否前缘、后缘或侧缘自然还与来流与机翼的相对放心有关。