Расчет аэродинамических характеристик самолета с механизацией крыла

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

А.В. ИГНАТЬЕВА, В.Л. ЧЕМЕЗОВ

РАСЧЕТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК САМОЛЕТА

С МЕХАНИЗАЦИЕЙ КРЫЛА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2010

УДК 629.7.015.3.001.24(075.8)

И 266

Рецензенты:

д-р техн. наук, доц. Е.Г. Подружин,

канд. техн. наук, доц. А.Д. Обуховский

Игнатьева А.В.

И 266
Расчет аэродинамических характеристик самолета с механи
зацией крыла: учеб. пособие / А.В. Игнатьева, В.Л. Чемезов. –
Новосибирск :  Изд-во НГТУ, 2010. – 46 с.

ISBN 978-5-7782-1391-3

Рассмотрены особенности различных видов механизации перед
ней и задней кромок крыла, приведены их геометрические характеристики. Изложены основные положения и приведены соотношения, 
которые должны использоваться для расчета зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки дозвуковых пассажирских и 
транспортных самолетов на взлетно-посадочных режимах полета. 
Приведена инженерная методика выбора основных параметров механизации крыла.

Данное учебное пособие предназначено для выполнения курсово
го проекта по дисциплине «Аэродинамика» студентами IV курса 
ФЛА, обучающимися по специальности «Гидроаэродинамика»; оно 
может быть полезно студентам авиационных специальностей при выполнении дипломной работы.

УДК 629.7.015.3.001.24(075.8)

ISBN 978-5-7782-1391-3
© Игнатьева А.В., Чемезов В.Л., 2010
© Новосибирский государственный 

технический университет, 2010 

Содержание

1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК КРЫЛА С МЕХАНИЗАЦИЕЙ.............................4

2. ВИДЫ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА

И ИХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ..........................................5

3. ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИКИ КРЫЛЬЕВ БОЛЬШОГО

УДЛИНЕНИЯ С ПРЕДКРЫЛКАМИ И ЗАКРЫЛКАМИ..................13

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЩЕЛЕВОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ЗАДНЕЙ

КРОМКИ КРЫЛА..................................................................................16

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЩЕЛЕВОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ПЕРЕДНЕЙ

КРОМКИ КРЫЛА..................................................................................33

6. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ФОРМ

ЩЕЛЕВОЙ МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА...............................................37

7. СХЕМА РАСЧЕТА................................................................................43

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................45

1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК КРЫЛА С МЕХАНИЗАЦИЕЙ

Современные вычислительные методы позволяют решать сложные 

задачи обтекания многоэлементных профилей и крыльев с отклоненной механизацией передней и задней кромок на режимах взлета и посадки. Несмотря на значительный прогресс в развитии методов расчета 
и вычислительной техники, расчетное время определения аэродинамических характеристик крыла с механизацией все еще значительно, что 
делает малопригодным такой подход к решению многопараметрической задачи проектирования.

На этапе предварительного аэродинамического проектирования 

компоновки самолета целесообразно использовать простые инженерные методы расчета. Они основаны на полуэмпирических зависимостях и коэффициентах, полученных при обработке большого количества данных, определенных в результате расчета, трубного эксперимента 
и при проведении летных испытаний. Применение этих методов позволяет быстро и с приемлемой точностью оценить аэродинамические 
характеристики крыла с механизацией. 

В основе инженерного метода расчета аэродинамических характе
ристик крыла с механизацией лежит предположение, что определению 
подлежат только их приращения, связанные с действием механизации, 
а характеристики в крейсерской конфигурации считаются известными. 
Предполагается также, что результат воздействия того или иного фактора на аэродинамические характеристики не зависит от других факторов. Иначе говоря, приращения, обусловленные различными причинами, можно суммировать. Например, приращение максимального 
коэффициента подъемной силы крыла при одновременном отклонении 
механизации его передней и задней кромок представляется в виде 
суммы приращения максимального коэффициента подъемной силы от 
отклонения закрылка и приращения максимального коэффициента 
подъемной силы от отклонения предкрылка.

Изложенная в данном пособии инженерная методика расчета зави
симости коэффициента подъемной силы от угла атаки крыльев с механизацией передней и задней кромок дозвуковых пассажирских и 
транспортных самолетов на взлетно-посадочных режимах приведена в 
[1–6].

2. ВИДЫ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

КРЫЛА И ИХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Виды механизации передней кромки крыла, предназначенные для 

увеличения максимальной подъемной силы летательного аппарата: отклоняемые носки, носовые щитки, щелевые щитки, предкрылки (рис. 1).

Рис. 1

Отклоняемые носки и носовые щитки характеризуются такими 

геометрическими параметрами, как:

относительная хорда

н
н
b
b
b , 

н щ

н щ

b
b
b ;

относительный размах

н
н


 , 

н щ

н щ



 ;

угол отклонения

н , 
н щ .

Здесь 
нb , 
н щ
b
– хорда соответственно отклоняемого носка и носового 

щитка; 
н
 , 
н щ

– размах соответственно отклоняемого носка и носово
го щитка; b – хорда профиля (крыла);  – размах крыла.

За угол отклонения носка 
н принимается угол между хордой про
филя и ее продолжением на отклоненном носке, а за угол носового 
щитка 
н щ – угол между хордой профиля и плоскостью щитка.

Щелевые щитки и предкрылки характеризуются тем, что при их 

отклонении образуются два несущих аэродинамических контура: основной профиль и щиток (или предкрылок). Основной профиль и 
предкрылок (или щиток) в убранном положении образуют исходный 
профиль.

На крыльях конечного размаха при отклонении предкрылка или 

щелевого щитка образуются две несущие поверхности: основное крыло и предкрылок (или щиток). Основное крыло и предкрылок (или щиток) в убранном положении образуют исходное крыло. Различают простые щелевые щитки и щитки Крюгера.

Геометрические параметры носовой части щитков Крюгера опре
деляются в соответствии с особенностями формы их носовой части. 
Взаимное расположение щелевых щитков и основного профиля характеризуют параметры:

угол отклонения щитка 
щ (угол между хордой сечения крыла 

(профиля) и плоскостью щитка);

координаты задней кромки щитка x, y относительно носка профиля.

Предкрылок представляет собой профилированный контур, проек
тируемый на основе исходного профиля (см. рис. 1). Рассматриваются 
две основные хорды предкрылка:

пр1

пр1

b
b
b
и 

пр

пр

b
b
b ,

где 
пр1
b
– хорда собственно предкрылка (расстояние между наиболее 

удаленными точками контура профиля предкрылка); 
пр
b
– проекция на 

хорду исходного профиля расстояния от хвостовой части предкрылка в 
убранном положении до носовой части профиля.

Взаимное расположение предкрылка и основного профиля  в свя
занной системе координат характеризуется такими геометрическими 
параметрами, как:

расстояние x и y вдоль осей Ох и Оу от начала предкрылка до на
чала основного профиля;

расстояние c от хвостовой части предкрылка до поверхности ос
новного профиля (ширина щели);

угол 
пр1 между хордой предкрылка 
пр1
b
и хордой исходного 

профиля;

угол 
пр между хордой предкрылка 
пр
b
и хордой исходного про
филя

пр
пр1
0 ,

где 
0 – угол между хордами 
пр1
b
и 
пр
b .

Виды механизации задней кромки крыла

и их геометрические параметры

Виды механизации задней кромки крыла, предназначенные для 

увеличения максимальной подъемной силы: поворотные и скользящие 
щитки, поворотные закрылки, однощелевые выдвижные закрылки, 
двухщелевые выдвижные закрылки, трехщелевые выдвижные закрылки.

Поворотные закрылки и щитки характеризуются соответственно 

следующими геометрическими параметрами (рис. 2):

относительной хордой 
з
з
b
b
b , 

щ

щ
b
b
b ;

относительным размахом 
з
з


 , 

щ

щ


 ;

углами отклонения 
з ;

относительным перемещением оси шарнира щитка при его от
клонении.

Рис. 2

Однощелевые закрылки характеризуются тем, что в результате их 

отклонения образуются два несущих аэродинамических контура – основной профиль (основное крыло) и закрылок (рис. 3). В убранном положении закрылок и основной профиль (основное крыло) образуют 
исходный профиль (исходное крыло).

Рис. 3

Размеры однощелевого закрылка характеризуются:

относительной хордой 
з
з
b
b
b ,

относительным размахом 
з
з


 .

Относительную хорду основного профиля (крыла) определяют как 

отношение проекции его хорды на хорду исходного профиля к хорде 

исходного профиля: 

осн  пр

осн  пр

b
b
b
.

Различают простые щелевые закрылки, выдвижные щелевые за
крылки и закрылки Фаулера (см. рис. 3).

При отклонении выдвижных закрылков и закрылков Фаулера уве
личивается хорда основного профиля, что характеризуется параметром 
d
d b . Параметр d выражается через относительные хорды основно
го профиля и закрылка: 
осн пр
з
1
d
b
b
.

Для 
простого 
щелевого 
закрылка 
осн пр
з
1,04
1,08
b
b

и 

0,04
0,08,
d
для выдвижного щелевого закрылка 
з
0,05
d
b , для 

закрылка Фаулера 
осн пр
з
з
1
b
b
b и 
з
d
b .

Взаимное расположение основного профиля и щелевого закрылка 

характеризуется следующими геометрическими параметрами (см. 
рис. 3):

угол отклонения закрылка 
з (угол между хордой исходного 

профиля и ее продолжением на закрылке);

относительное расстояние x
x b от конца основного профиля 

до начала закрылка вдоль оси Ох;

относительное расстояние h
h b от конца основного профиля 

до поверхности закрылка по нормали к ней;

выдвижение закрылка 
x
x
b (относительное расстояние вдоль 

оси Ох от начала закрылка в убранном положении до его начала в отклоненном положении).

Двухщелевые закрылки характеризуются тем, что в результате их 

отклонения образуются три несущих аэродинамических контура: основной профиль (основное крыло) и два звена закрылка (рис. 4).

Различают простые и выдвижные двухщелевые закрылки.
Увеличение хорды сечения крыла при отклонении выдвижных 

двухщелевых (а также многощелевых) закрылков, как и для однощелевых, определяется параметром d . Наибольшее распространение полу

чили два вида двухщелевых закрылков: а) закрылок с дефлектором 
(рис. 4, а); б) закрылок с «хвостиком» (рис. 4, б).

а         
б

Рис. 4

При определении взаимного расположения основного профиля и 

двухщелевого закрылка элементы закрылка рассматриваются как единое целое и используются те же геометрические параметры, что и для 
однощелевого закрылка 
з
(
,
, )
x h .

Для двухщелевого закрылка с дефлектором взаимное расположе
ние основного звена закрылка и дефлектора определяется такими же 
параметрами, как расположение предкрылка относительно основного 
профиля. Для двухщелевого закрылка с «хвостиком» взаимное расположение элементов закрылка определяется такими же параметрами, 
как для однощелевого закрылка.

Трехщелевые закрылки характеризуются тем, что в результате их от
клонения образуются четыре несущих контура: основной профиль и три 
звена закрылка. На рис. 5 показаны три возможных варианта трехщелевого закрылка, построенные на основе последовательного применения 
принципов аэродинамического проектирования закрылка и предкрылка.

11

Рис. 5