适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型

本申请涉及航空飞行器翼型设计，特别是涉及一种适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型。

背景技术：

1、在中等雷诺数(雷诺数在1.0×106和1.0×107之间)时翼型表面转捩位置较为靠前，阻力特性较差。据统计，不可压平板绕流在雷诺数为1.0×106时，湍流摩擦阻力系数为层流摩擦阻力系数的3.5倍，在雷诺数为1.0×107时湍流摩擦阻力系数为层流摩擦阻力系数7倍，因此随着雷诺数的增加使用层流翼型的效益会越来越大。对于1.0×106～1.0×107中等雷诺数工况下的无人机，一般采用层流翼型也可基于自己的特殊设计考虑不采用层流翼型。

2、nasa首先提出了层流翼型的概念，开发出了naca六位数翼型，它的设计使用了改进的理论方法，厚度分布由所要求的阻力系数、临界马赫数和最大升力系数共同决定，时至今日其改进型naca 6a系列翼型仍在广泛使用。上世纪七十年代开始，nasa开始自然层流系列翼型研发，自然层流技术是一种被动流动控制方法，主要思想是通过设计良好的几何外形控制流动边界层特征，保持有利于转捩推迟的压力分布，自然层流翼型可以有效降低相同雷诺数下翼型摩擦阻力提升气动效率，是目前航空领域的研究热点方向之一。

3、通过优化设计翼型上表面曲率分布，减小翼型前缘的逆压梯度，可以使翼型转捩位置后移。但这会导致层流翼型更容易出现流动分离现象，进而使得这类翼型的最大使用升力系数较低，因此自然层流翼型一般在不太高的升力系数下具有较好的低阻性能。目前高性能的亚声速层流翼型的巡航升力系数一般在1.0左右，如全球鹰的翼型lrn-1015使用1.1左右的升力系数。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型。

2、一种适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，翼型的前缘半径为1.15％c，翼型的最大厚度为15.00％c，最大厚度位置为31.13％c，翼型的最大弯度为4％c，最大弯度位置为43.70％c；其中c为弦长。

3、翼型上表面和翼型下表面的几何坐标表达式为：

4、

5、

6、其中，yu与yl分别为中等雷诺数单段翼型上表面和下表面纵坐标，类函数c(x)为：c(x)＝xn1·(1-x)n2，n1和n2为两个经验参数，aui和ali分别为翼型上表面和翼型下表面的待定系数，si(x)为bernstein多项式，x为弦长位置，yteu、yteu分别为原始翼型上表面和下表面纵坐标。

7、上述适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，所述中等雷诺数单段翼型是在原始翼型的基础上采用计算流体力学方法和cst参数化方法进化优化得到的；翼型的前缘半径为1.15％c，翼型的最大厚度为15.00％c，最大厚度位置为31.13％c，翼型的最大弯度为4％c，最大弯度位置为43.70％c；其中c为弦长。较原始翼型在相同升力系数下翼型的阻力系数更低，同时相应的升阻比也有提升；在设定升力系数范围内性能更优异。

技术特征：

1.一种适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，其特征在于，所述翼型的前缘半径为1.15％c，翼型的最大厚度为15.00％c，最大厚度位置为31.13％c，翼型的最大弯度为4％c，最大弯度位置为43.70％c；其中c为弦长；

2.根据权利要求1所述的适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，其特征在于，在雷诺数为2.0×106时，根据预设优化目标采用八阶cst参数化方法对翼型进行优化，得到中等雷诺数单段翼型；所述预设优化目标为升力系数在0.8～1.2范围的阻力系数最小，同时限定翼型厚度不变，低头力矩不变大。

3.根据权利要求2所述的适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，其特征在于，翼型上表面和翼型下表面各用九个参数进行描述；u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8、u9为用于描述翼型上表面的参数；d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9为用于描述翼型下表面的参数；其中，u1的范围为：[0.18,0.34]，u2的范围为：[0.24,0.44]，u3的范围为：[0.08,0.14]，u4的范围为：[0.54,0.98]，u5的范围为：[-0.44,-0.24]，u6的范围为：[0.7,1.3]，u7的范围为：[-0.25,-0.13]，u8的范围为：[0.38,0.68]，u9的范围为：[0.27,0.47]；d1的范围为：[-0.14,-0.08]，d2的范围为：[-0.047,-0.027]，d3的范围为：[-0.14,-0.08]，d4的范围为：[0.014,0.026]，d5的范围为：[-0.09,-0.05]，d6的范围为：[0.01,0.014]，d7的范围为：[0.05,0.09]，d8的范围为：[0.1,0.2]，d9的范围为：[0.29,0.49]。

4.根据权利要求3所述的适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，其特征在于，用于描述翼型上表面的9个参数的初始值分别为0.26、0.34、0.11、0.76、-0.34、1.0、-0.19、0.53、0.37；用于描述翼型下表面的9个参数的初始值分别为-0.11、-0.037、-0.11、0.020、-0.07、0.012、0.07、0.15、0.39。

5.根据权利要求1所述的适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型，其特征在于，从机翼后缘开始逆时针坐标取值，当翼型弦长为1时，则翼型上表面所对应的坐标如下：x、y分别代表二维坐标系下翼型上表面和下表面离散点坐标值，其中翼型上表面x、y的取值如下：(0.99663,0.0039496)、(0.9863428,0.007334)、(0.9671225,0.0135585)、(0.9449418,0.0203742)、(0.921445,0.0270589)、(0.8972054,0.0334176)、(0.8723359,0.0395015)、(0.8469136,0.0454105)、(0.8210849,0.05122)、(0.7950418,0.056957)、(0.7689691,0.0626006)、(0.7429974,0.0680994)、(0.7171886,0.0733909)、(0.6915445,0.0784183)、(0.6660276,0.0831381)、(0.6405796,0.0875238)、(0.6151381,0.0915649)、(0.5896482,0.0952648)、(0.5640746,0.0986357)、(0.5384081,0.1016935)、(0.5126631,0.1044505)、(0.4868866,0.106911)、(0.4611411,0.1090657)、(0.4354967,0.1108891)、(0.4100221,0.1123414)、(0.3847659,0.113372)、(0.3597582,0.1139252)、(0.3350053,0.113947)、(0.3104953,0.1133879)、(0.2862074,0.1122054)、(0.2621247,0.1103703)、(0.2382492,0.1078608)、(0.2146219,0.1046624)、(0.1913257,0.1007651)、(0.1685043,0.0961586)、(0.1463375,0.0908271)、(0.1250189,0.0847455)、(0.1047328,0.0778861)、(0.0856605,0.0702454)、(0.0680464,0.0619104)、(0.0522987,0.0531749)、(0.0389579,0.0446056)、(0.0283517,0.0368291)、(0.0202871,0.0301528)、(0.0142371,0.024512)、(0.009679,0.019684)、(0.0062333,0.0154455)、(0.0036603,0.0116206)、(0.0018236,0.0080877)、(0.000649,0.0047793)、(0.0000815,0.0016801)；

技术总结本申请涉及一种适用于通用飞机和无人机的中等雷诺数单段翼型。所述翼型是在原始翼型的基础上采用计算流体力学方法和CST参数化方法进化优化得到的；翼型的前缘半径为1.15％C，翼型的最大厚度为15.00％C，最大厚度位置为31.13％C，翼型的最大弯度为4％C，最大弯度位置为43.70％C；其中C为弦长。较原始翼型在相同升力系数下翼型的阻力系数更低，同时相应的升阻比也有提升；在设定升力系数范围内性能更优异。技术研发人员：郭正,余科,王顺顺,杨宇丹,王鹏,鲁亚飞,陈清阳,朱炳杰,侯中喜受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18