模型飞机的翼型选择

孙景桥整理

这里要介绍的是世界著名航空模型专家，匈牙利航空模型运动健将乔治·班尼廸克今年五月来我国访问时，在上海给中国运动员讲授的有关空气动力学方面的一些问题。这些宝贵的经验是专家经过不断的研究和实践后所作的部分总结，实用价值很大。下面就我所听到的一些分别介绍一下。

几类典型翼剖面

在竞时模型方面把常采用的翼型粗略的分为四类，见图1。甲类～普通型。乙类～翼型较厚，中弧线弯度较大。丙类～翼型薄中弧线弯度大。丁类～翼型后部为薄板结构，基本上也是薄而弯的一种。

图1

甲类滑翔性能较差，但安定性较好，结构设计容易。

乙类和丙类的滑翔性能都很好，但安定性较甲类差，且结构设计较困难。

丁类是最近才发展起来的一种翼剖面，它突出的特点是滑翔性能极好，只要在结构上再作一番努力，保证翼型和强度，是很有发展前途的一类。

匈牙利国防体育同盟航模研究室把它所研究的翼型按用途分为两个系统——B(提高用的)和F(普及用的)。

B系统是供初学者使用的，翼型的特点是安定性好，较厚，容易制作，结构强度性能好。但滑翔性能较差。

F系统是供竞赛使用的，翼型的特点是滑翔性能好，制作较前者困难。

总之，无论怎样分法，都是为了使制作者能根据自己对飞行的要求，天气情况和手头的物质条件顺利进行选择而定的。

翼型的几何特性参数

翼型的几何特性一般由厚度、弯度和弯度位置来决定(见图2)。

图2

最大厚度用A表示，中弧线最大弯度用C表示，中弧线最大弯度到前缘的距离用B表示。A，B，C都是翼弦的百分数。按照既定的一组参数(A，B，C)设计，甲、乙、丙、丁四类翼型皆可得出。

牵引滑翔机模型翼型选择

经验数据：A=5－7%B=35－55%C=6%

按照上面数据设计出的翼型用在模型飞机上可飞160－180秒。

图3

图4

图5

丁类翼型的经验数据见图3。在这里附带谈谈这类翼型的制作：结构的关键在于保证使其后部不发生各方面的变形。这要从两方面着手，1.选择材料(见图4)：纹理疏密均匀为佳，在切制原材时用辐射状的切法，这样所得之木片坚固而不易变形，用来作翼剖面后部薄片部分。另一种用平行的切法，所得之木片易挠曲变形，用来作前缘蒙板倒是很好的。2.采用合理结构(见图5)。

自由飞模型飞机翼型

经验数据：A=8－10%B=35－45%C=3－4%

在进行选择时有两种方案，一种要求模型“爬”得高，滑翔可以稍差，另一种是注重滑翔性能而不过分要求爬高。因为二者很难兼得，故制作者要根据怎样使模型留空时间最长而加以取舍。

发动机马力大，飞机阻力小便爬得高。翼剖面的形状对模型飞机阻力的大小有很大影响。按前面介绍的牵引滑翔机模型翼型选取则滑翔得好，见图6a，但爬升时产生阻力很大故不多用。图6d对爬升有利，但滑翔性极差亦不多用。图6b，c是较好的，上面的经验数据就是这一类型的。例如B8353－b/2(1958年获得自由飞项目世界冠军的匈牙利运动员采用)、B9304－b等。

图6

橡筋动力模型飞机的翼型

经验数据：A=6－8%B=35－50%C=6%(1958年世界冠军赛中意大利运动员采用C=4%)

这个数据说明翼型的厚度较自由飞模型为小，中弧线弯度较大。这是因为橡筋动力模型飞机在爬升时的速度较小，和滑翔速度相近。所以注意考虑滑翔性能好的一类翼型。例如B7406－f、B6405－b(1958年竞赛时，班尼廸克自己采用的一种准备在天气好时使用它)及BM－13(较厚，中弧线弯度小，气候恶劣时采用)等。

缝翼和与翼型性能有关的几个因素

开缝翼型有下面几个特点：

1.由于翼剖面的开缝使气流流过机翼表面时的分离点后移，迎角变化时气动力中心变化很小，所以安定性很好。

2.由于下弧正压力区的压力进入上弧负压力区使得升力减小，见图7。

图7

3.开缝增加了翼型阻力，也增加了制作的难度。

前面说过，尽管翼型参数A、B、C相同，也能设计出各式各样不同性能的翼型来。这是由于不同的翼剖面前缘半径，上下弧曲线，中弧线，厚度和翼型“尾部”的弯度和扰流线安装等引起的。

前缘半径R：R的选择与模型的大小(或是与雷诺数Re)有关，模型愈大采用的R亦愈大。当前一般竞赛的A－1级和A－2级牵引和橡筋动力模型所用的R为翼弦长度的0.5－0.8%，过去也曾有人用过0.4%的。R在翼型上所起的作用是，R大安定性较好，滑翔性能较差，较小的R滑翔性能很好，但安定性变坏。

翼型上弧前部形状采用部分的1/4椭圆曲线较好。翼型后部的上下弧线靠近中弧线为宜，这样可以减弱尾部涡流区。

中弧线弯度不适于过大，最高点不宜于太后，否则会在迎角改变时造成压力中心位置变化太大，以致影响模型飞行的安定性。

厚度选择一般适中，竞赛时偏于薄翼型。翼型尾部的弯度(下弧线的切线和弦线夹角)在乙类一般小于15°，丙类则是10°－11°之间(见图1)。弯度再大会引起下沉速度增加。

曾经有人采用过以中弧线以上的一半作翼型，见图8，这种翼型虽滑翔性能好，但安定性极差，已被淘汰。

图8

扰流线：安装它的目的是在你所选的翼型安定性不够时，装上它再进行试飞调整以增加模型的安定性。匈牙利运动员常用直径Φ=0.7－0.8毫米的张线置于距前缘6－8%翼弦长处，或贴在距前缘15－30%翼弦长的上弧面上。采用扰流线容易增加模型阻力，不要过分迷信它。只要选取性能较好的翼型，就可不用这种装置。

匈牙利国家的翼型研究与实验工作是利用风洞和试飞互相配合进行的。特别是研究与现场试飞，对于测定模型和翼型的性能起着非常重要的作用。试飞是在微风和极小或没有上升气流的情况下，用一定长度的牵引线多次重复牵引模型至同一高度进行的。从飞行记录中比较各种翼型的下沉速度，从而得出结论。

选择优秀的翼型是为了获得滑翔，安定和强度等各方面良好的性能，以增加模型留空时间。但不要忽略与飞机外形设计的合理配合，如机翼和尾翼的面积分配，尾力臂的大小等，都是和翼型有密切关系的。