[发明专利]一种高升力自然层流翼型

说明书

技术领域

本发明涉及航空器技术领域，特别是机翼设计领域。

背景技术

常规自然层流翼型，为保证足够的层流区范围和层流稳定性，在翼型上表面按照顺压梯 度设计，吸力峰值靠后，翼型前部吸力较小，导致翼型的工作升力系数偏小；翼型最大厚度 靠后，翼型后部逆压梯度较大，在高升力状态，层流区和层流稳定性都将减小，极易引起层 流转捩以及流动分离。

常规高升力翼型，采用钝前缘、大前缘弯度和大后缘弯度设计，翼型高吸力区范围较大， 工作区升力系数大；但其上表面较平坦，工作状态下，该翼型表面层流区偏小，升阻比小， 巡航效率有限。

发明内容：

一种高升力自然层流翼型，其特征在于，翼型呈前缘钝头、后缘弱反弯的流线形结构， 翼型表面曲线几何单凸，不存在明显的曲率拐折。

高升力自然层流翼型，其几何坐标以下表格体现：

表1

该翼型相关技术数据如下：

1)翼型最大相对厚度16％，最大相对厚度位置33.6％弦长位置；最大相对弯度4.4％， 最大相对弯度位置37.3％弦长位置；翼型表面曲线几何单凸，不存在明显的曲率拐 折，便于加工制造；

2)翼型工作马赫数0.1～0.3，雷诺数：1.0×10⁶；

3)翼型的设计工作升力系数1.1，对应的俯仰力矩系数约-0.1；

4)翼型在设计升力系数工况下，上表面层流区超过40％弦长，下表面层流区约占80％ 弦长，层流区长，并且层流流动稳定；

5)自由转捩工况，翼型的最大升力系数达到约1.75，失速攻角约13°；湍流工况， 翼型最大升力系数超过1.4，失速攻角约13°，失速后流动分离发展缓慢；

6)设计升力系数附近，全湍流工况相对于自由转捩，升力系数下降在10％以内。

附图说明

图1为高升力自然层流翼型。

具体实施方式

一种高升力自然层流翼型，其特征在于，翼型呈前缘钝头、后缘弱反弯的流线形结构， 翼型表面曲线几何单凸，不存在明显的曲率拐折。

高升力自然层流翼型，其几何坐标表格1体现，并参考附图1：

表1

本发明翼型，在自由转捩条件下，设计升力系数(CL＝1.1)对应的升阻比约125，最大 升阻比约130；而常规湍流翼型在该设计升力系数(CL＝1.1)的升阻比仅约60。

常规自然层流翼型的设计升力系数小(一般小于0.5)，在高升力系数状态，层流区和层 流稳定性减小，不能适应高载荷飞行器的高升力工作需求。本发明翼型在设计升力系数 (CL＝1.1)工况下，上表面层流区超过40％弦长，下表面层流区约占80％弦长，层流区长， 层流流动稳定。

本发明结合自然层流翼型巡航升阻比高和高升力翼型设计升力系数大的优点，并避免各 自的不足，可应用于中高空1百万雷诺数量级的低亚音速大展弦比飞行器，有效提高飞行器 的巡航效率，大幅提高飞行器的航时和航程。

本发明翼型还满足安全性设计要求：湍流工况下，翼型的最大升力系数超过1.4，失速 攻角约13°，失速后流动分离发展缓慢；2)设计升力系数(CL＝1.1)附近，全湍流工况相 对于自由转捩工况，升力系数下降在10％以内，具备足够的安全余量。

本发明翼型的最大相对厚度为16％，翼型表面曲线几何单凸，不存在明显的曲率拐折， 便于加工制造。