Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Aeronautical Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

机翼行为:克拉克Y-14翼上的压力分布
 

机翼行为:克拉克Y-14翼上的压力分布

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

翼翼是一种二维机翼部分,可在飞机中产生升力。翼翼有许多几何形状,但它们都用相同的特征来描述。前缘是具有最大曲率的翼翼前部点。同样,后缘是翼翼背面的最大曲率点。

和弦线是连接前缘和后缘的直线。和弦长度 c 是此和弦线的长度,用于将其他方向的尺寸描述为和弦长度的百分比。

在这里,我们将专注于克拉克Y-14翼,它有14%的和弦长度的厚度,是平在较低的表面从30%和弦回到后缘。在各种攻击角度上,翼子板在上表面产生较低的压力,在底部表面产生相对于接近的气压更高的压力。

根据伯努利原理,这种压力差异是机翼上部和下部区域速度差异的结果,这些差异是由空气分子与弯曲表面相互作用引起的。上表面的下压力区域比下表面的高压区具有更高的速度。

如果忽略与翼表面平行的剪切力,则总压力力会产生提升。我们可以使用此关系定义翼翼上的任意点的压力系数 Cp。压力系数是一个非维数,它描述整个流动场的相对压力。P是绝对压力,P无穷大是自由流压力,罗无穷大和V无穷大分别是自由流密度和速度。

除前缘位置外,由 Cp 确定的压力力方向大约以低攻击角度的提升方向向上指向。因此,我们可以计算一个非维提升系数CL,该系数将生成的提升与利用这种关系围绕物体的流体流动相关联。此处,c 是弦长度,x 是水平坐标位置,以零为前缘。

在本实验中,我们将分析机翼表面的压力分布,机翼表面有19个压水龙头。每个压力读数均使用液体压力计进行测量。您将通过将机翼置于风洞中不同攻击角度的气流来测量压力分布和提升。

对于此实验,您将使用空气动力学风洞,测试部分为 1 英尺乘 1 英尺,最大工作空气速度为 140 mph。模型翼是一个铝克拉克Y-14翼,有19个内置端口的压力管。此处显示了压力端口的位置。端口坐标通过将端口的位置除以弦长度来确定。压力端口连接到装有彩色机油但标记为水英寸刻度的操纵仪面板。

首先,拆下测试部分的顶盖,将翼子板垂直安装在转盘上,确保端口 1 面向上游。更换测试部分的顶盖。请注意,翼翼模型同时接触风洞测试部分的地板和天花板,以确保在翼子板周围没有开发 3D 流量。

将 19 个标记的压力管连接到压力计的相应端口。现在旋转转盘,使攻击角度为零。然后,打开风洞,将风速设置为每小时90英里。在笔记本上记录所有19个工作身高读数。

现在关闭风洞,并将攻击角度调整到 4°。然后,以 90 mph 的风速重新打开风洞,并记录 19 个压力端口中每个压力端口的操纵仪读数。最后,以 90 mph 的速度重复测量,以达到 8° 的攻击角度。和以前一样,记录所有压力计读数。

现在,让我们来看看如何分析数据。首先,使用此关系确定每个压力计高度读数的量计压力,其中增量 h 是笔记本中记录的高度读数,rho L 是油的密度,g 是重力加速度。接下来,计算翼上每个端口的非维压力系数 Cp。

压力系数的计算方式如图所示,使用自由流密度、自由流速度和计值压力。让我们绘制负压力系数与端口坐标。首先,对于等于零的攻击角度,我们在 y 轴上绘制负 Cp 而不是正 Cp,以使绘图在视觉上更加直观。因此,顶部痕迹传达翼子板上表面的负压,底部轨迹传达下表面的正压。

从图中,我们可以看到压力在领先边缘之后会急剧变化。前缘后,压力达到其最小值约 5 到 15% 和弦。因此,大约一半的提升是在翼的前 1/4 和弦区域生成的。从所有三个攻击角度来看,我们观察到前缘后类似的压力变化。

此外,在所有三种情况下,上表面比下表面的提升力更大。因此,在机翼顶部保持清洁和坚硬的表面至关重要。这就是为什么大多数飞机被清除任何物体在机翼的顶部。

在失速发生之前,增加攻击角度会导致翼子板底部和顶部表面之间的压力差异较高,从而产生更高的提升。我们可以使用此处显示的关系计算每个攻击角度的提升系数。提升系数将生成的提升与翼上的压力分布相关联,在更高的攻击角度中,预期具有较高的提升系数。

总之,我们了解了翼翼上的压力差异是如何在飞机上产生升力的。然后,我们测量了克拉克 Y-14 翼翼表面的压力分布,该翼翼受到不同攻击角度的气流,并计算了提升系数。

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter