抛砖引玉，浅谈滑翔机翼型选择

youlan

     
    好像群里大家讨论的时候，关于选择翼型的问题难免还是有头大的时候，不少人想找一个万能的翼型，但是其实并不存在真正万能的翼型，很多爱好者拿了一个很优秀的翼型用在自己的滑翔机上，但是却没有实现很好的效果？这是为什呢？下文根据作者设计模型滑翔机的经验做一些简单的整理，希望能起到一些抛砖引玉的作用，让高手加入进来一起分享关于翼型的知识。（排版比较乱，还请海涵，文中出现的生僻名词，可能大部分都可以在网络上查到）

我会使用到Xflr5软件，其实profoli也可以，只要是Xfoli核心的都可以，只是我用Xflr5更顺手
我找了4个常见的翼型（可能还有更具代表性，我没找到）
MH32（曾经很多F3B用？），SD7032（好像深红在用？），S4083（很多领航的滑翔机在用？），克拉克Y（超级有名的通用翼型）

首先需要明确几个物理量
雷诺数：定义（作者懒，懒得搬运，请自行查维基百科）
升力系数：同上
阻力系数：（已经懒得连同上也不想写了）
弯度：
升阻比：
首先需要计算出一些简单的物理量（最好统一单位制）
直接举实例了，我打算制作一台2米翼展，矩形机翼，升力面积0.4平方米，无襟翼，起飞重量800G，飞行速度7米/秒的滑翔机，设定飞行任务为一般的巡航任务和大半径的热气流盘旋
先算雷诺数：公式Re=ρvd/μ，（空气密度/粘性系数）*气流速度*特征长度（这里的翼弦为0.2米）。
                     

                     用软件会比较方便，凑个整，我们取9.5W
然后算升力系数：Cl=（M质量*9.81）/（0.5*空气密度*V2速度的平方*翼面积S），这个算的其实是整机升力系数，但是滑翔机一般机身很小，可以近似当升力系数用。
                          这里的实例为（9.81*0.8）/（0.5*1.225*7*7*0.4）≈0.65
弯度计算（我没找到naca的翼型弯度表，等找到在放上来，这个主要是找翼型用的，这里因为已经有四个翼型了，是从里面挑合适的，所以暂时用不到）
以上拿到了两个关键的物理量：升力系数为0.65 ，雷诺数为9.5万
然后带入软件计算极曲线
如果你用的profoli，可以用这个模块

我用xflr5，只是因为放大图标观看更省力，但是profoli学习成本要低得多
这是我演算翼型的具体型号


得到这个CL/CD的极线图

放大

Y轴代表升力系数，X轴代表阻力系数，从原点引出一条直线，和这些曲线相切，这条直线的斜率代表此翼型的最佳升阻比，滑翔机一般升阻比越高越好，也就是曲线越陡峭越好
在这里我们吧之前计算的0.65的升力系数带入Y轴，对应的横坐标会发现S4083的性能更好些，但是考虑我们的飞行任务中，有大半径盘旋任务。在盘旋中，升力系数会增加50%（估算）
那么从图中可以看出升力系数超过0.7到0.85这一段，MH32的性能会更好，升力系数如果继续增大SD7032会更好些，因为这台滑翔机没有襟翼，所以相对来说假如盘旋任务的比重较大，SD7032在盘旋任务中的表现会更好，假如巡航任务的比重较大MH32的性能更优秀，那么这里基础的翼型选择初步结论就已经有了。以上只是最简单的讨论
假如飞机用襟翼，因为可以改变弯度，所以可以调整整个曲线在一定范围内上下移动，这样升力系数可以 在一定范围内变化，效率更高。在这四个翼型中，没有任何翼型的最大升阻比出现在0.65的升力系数附近，MH32和SD7032的升力系数都太高了，S4083则太低，克拉克Y的性能太差，还需要找更合适的翼型
假如有我画的红线这样的翼型，应该是比较适合这台滑翔机的。




经过以上的讨论，你是否会举一反三了呢，根据以上算例，这台飞机的质量为多少时，可以吧S4083翼型利用的最好？看看谁先算出来

以上讨论只做分享和共同探讨，希望可以慢慢建立一个常用翼型的选择帖，给大家一个参考，假如有我说的不对的地方，恳请各位高手斧正。

PS，因为这个算例里面的雷诺数已经达到9.5W了，这个雷诺数下已经对翼型准确性提出了一些要求，制作的时候建议缩小肋间距，适当蒙版改善蒙皮塌陷的误差影响。雷诺数小于2W的模型可能不太适用于以上算法

欢迎加入我的群，漫步云端237548782，一起研究滑翔机

tmsz

找了好久资料 感谢

天天yje

楼主这个中文版程序还有吗，发我个，我英文版的，中文找不到

11040541

s4083应该跟适合550g左右的飞机吧！

schqcc

五百多克

平倭志士

都是大神，太专业了

dandan3

youlan 发表于 2021-3-19 02:27
不用管双凸还是平凸，翼型里面可参考的是相对平均弯度，有时候一个平凸翼型弯度可能比凹凸翼型还要大的， ...

youlan，无人机翼型尤其是雷诺数较高的该怎么选呢
要选厚度较大，前缘半径较大的吗

cbr7650

很受用

whitewolfd

youlan 发表于 2021-3-19 02:27
不用管双凸还是平凸，翼型里面可参考的是相对平均弯度，有时候一个平凸翼型弯度可能比凹凸翼型还要大的， ...

天哪，幽兰大神回复了我，激动的不知道说什么好，大佬、传说、前辈、七剑。。。。语无伦次了
感谢感谢，我后来也渐渐想明白了，有那么大的副翼襟翼，升力可调的范围是非常大的，5B只要飞上去以后，基本就只需要考虑留空了，您给我的7-14米/s这个参考就非常有用了，我其实只需要考虑发射时怎样能保证低阻，有一定的穿越性，就足矣选一个性能很好的翼型了

youlan

whitewolfd 发表于 2020-8-2 23:33
嗯嗯，我怕今天算了很多翼型，有很多地方不明白， 比如“Cl=（M质量*9.81）/（0.5*空气密度*V2速度的平方 ...

不用管双凸还是平凸，翼型里面可参考的是相对平均弯度，有时候一个平凸翼型弯度可能比凹凸翼型还要大的，另外dlg一类的飞机轻巧 升力系数只需要0.4-0.5左右，自然是不需要太高弯度的机翼的，另外有襟翼可以用，还可以调整比较宽的速度范围。

PS因为部分翼型的中线已经是S型了，有时候平均弯度也反应不了翼型特性，还是需要看极线图计算为准。

youlan

whitewolfd 发表于 2020-8-2 18:19
正在纠结翼型的时候翻到这篇老贴，简直如获至宝，讲的太简单明了了，我突然对自己设计滑翔机有了思路，但是 ...

前几年搞无人机去了，最近才回论坛看看，1，气流情况需要根据速度和盘旋半径算出飞机的加速度，然后代为飞机的重量重新计算
2，速度需要根据经验，或者往返飞一些直线测量到。不过注重留空的模型多数飞行速度在7-14米之间


3，你指的是穿越性能吧，此时可重新计算升力系数可能只有0.2甚至更低，然后继续找升阻比更高的翼型即可
4，没有看明白问题

whitewolfd

骄阳11 发表于 2020-8-3 18:28
我觉得没毛病啊，7米每秒下这个翼型有最佳的升阻比。如果你飞的慢，那要根据需要的速度重新计算，都是根 ...

我自己给自己讲了一遍后也觉得没毛病，
但是很多地方还是有问题的，比如说，刚才怎么讨论的是曲线往上走升力系数变高了，根据升力系数跟速度的关系那么是不是速度也降低了，但是这个时候雷诺数也变了啊，曲线也相应的变了。
所以科学的做法应该这样，取不同速度，得到不同雷诺数，再出升阻曲线，看哪种翼型适应的雷诺数范围较宽，或者说在不同的雷诺数下，哪种翼型的综合表现更好。说白了这是一个三维曲线才对

骄阳11

whitewolfd 发表于 2020-8-2 23:33
嗯嗯，我怕今天算了很多翼型，有很多地方不明白， 比如“Cl=（M质量*9.81）/（0.5*空气密度*V2速度的平方 ...

我觉得没毛病啊，7米每秒下这个翼型有最佳的升阻比。如果你飞的慢，那要根据需要的速度重新计算，都是根据飞行速度和任务选择合适的翼型的。你选的那个翼型在升力系数0.7以后升阻比就没有优势了，飞机参数不变的情况下，速度低一些就不理想啊。

whitewolfd

骄阳11 发表于 2020-8-2 21:35
大神已经几年没来过论坛了，留下了很多经典帖子

嗯嗯，我怕今天算了很多翼型，有很多地方不明白， 比如“Cl=（M质量*9.81）/（0.5*空气密度*V2速度的平方*翼面积S）”这个地方，显然速度越大升力系数越小，然后我算了一架两米翼展弦长18cm，重650g的飞机，速度7m/s。得出结论在升力系数0.59的地方，最佳升阻居然是一个RG14A147的翼型，这个翼型是一个非常薄的双凸翼型。然后我就非常不明白了，那就是说滑翔机速度慢，反而用双凸薄翼型？

骄阳11

whitewolfd 发表于 2020-8-2 18:19
正在纠结翼型的时候翻到这篇老贴，简直如获至宝，讲的太简单明了了，我突然对自己设计滑翔机有了思路，但是 ...

大神已经几年没来过论坛了，留下了很多经典帖子

whitewolfd

正在纠结翼型的时候翻到这篇老贴，简直如获至宝，讲的太简单明了了，我突然对自己设计滑翔机有了思路，但是还是有几个不明白的地方想请教youlan大神：
1、你上文说的巡航和盘旋，巡航是不是基本走航线，盘旋就是找到上升气流后大半径盘旋，如果是的话那只要是玩气流的话都应该考虑盘旋状态+50%升力的情况？
2、计算我看懂了，但是唯一一个参数：速度，我没明白怎么考虑，比如一般来说P5B是什么速度，山坡大概什么速度，竞速咱不考虑也就不问了。请大神指教一下。
3、既然是相对于气流的速度，那么这里是不是要考虑风速，同样的翼型，大风天和无风纯动力就不一样。而且像DLG这种，是不是选翼型主要考虑盘旋，发射的时候用襟翼副翼调整翼型降低阻力？
4、具体到一个小例子，如果我想用一个小电机驱动一架大飞机，那么这个速度值是不是就应该更小？
谢谢youlan大神
4、

11040541

先点后看
。。。。

dlm718

好贴，顶出来，再学习

雷厉风行

好贴 帮顶 楼主辛苦了。

老衲好痒

你好，请问您的xflr5有没有教学视频，您用这个软件主要做什么分析呢