无人机能在空中飞行是因为无人机与空气相对运动产生一个向上的力,这个力就是升力,升力大于重力,无人机就向上升;升力小于重力,无人机就向下降。机翼是产生这个升力的重要部件,机翼上一般都有气动部件。
无人机的飞行性能与机翼上的空气动力特性密不可分,机翼的空气动力特性又受到翼型的影响。机翼的几何形状可分为两部分:机翼平面几何形状和机翼剖面几何形状。图2-12所示为升力产生示意图。
图2-12 升力产生示意
平行于机翼的对称面截取的机翼截面为翼剖面,通常称为翼型。图2-13所示为不同的翼型种类。
图2-13 翼型种类
(1)后缘点。翼型的尖尾点,称为翼型的后缘。
(2)前缘点。在翼型的整个轮廓线上,有一点与后缘的距离最大,该点称为前缘点。
(3)翼弦。连接前缘点和后缘点的线段,其长度为几何弦长,简称弦长。
(4)中弧线。垂直弦线的直线在上下翼面所截线段的中点的连接线叫作中弧线。
(5)弯度。中弧线到弦线之间的距离叫作弯度,最大距离叫作最大弯度。
(6)相对弯度。最大弯度与弦长之比叫相对弯度。相对弯度的大小表示翼型的弯曲程度,相对弯度大,表示翼型的弯曲程度大;相对弯度小,表示翼型的弯曲程度小。
(7)厚度。以翼弦为基础做垂线,每一条垂线在翼型内的长度即为该处翼型的厚度。
(8)前缘半径。对于圆头翼型,取一个直径可变的圆,圆心在中弧线上,当这个圆靠近翼型的头部时,这个圆上一部分的弧与翼型前缘的弧重合,那么这个圆的半径称为前缘半径。
(9)后缘角。后缘处上下切线的夹角,称为后缘角,表明了后缘的尖锐程度。
翼型的几何参数如图2-14所示。
图2-14 翼型的几何参数
从上向下看,机翼在平面上的投影形状为机翼的平面形状。
机翼平面形状如图2-15所示。
(1)机翼面积。指机翼的正投影面积。
(2)翼展。表示机翼左、右翼梢之间最大的横向距离。
(3)后掠角。主要有前缘后掠角、四分之一弦后掠角等。其中前缘后掠角指的是机翼前缘线同垂直于翼根对称面的直线之间的夹角。
(4)展弦比。指机翼展长和平均几何弦之比。同时,展弦比也可表示为翼展的平方与翼展面积的比值。展弦比越大,机翼的升力系数越大,但阻力也增大。因此,高速飞机一般采用小展弦比的机翼。
(5)根梢比。机翼的翼尖弦长与翼根弦长之比,也称为“梯形比”或者“尖梢比”。
图2-15 机翼平面形状