翼型

飛機機翼、尾翼，翼面的空氣動力特性研究，常從翼型特性研究開始，然後再加上機翼平面形狀的影響。大展弦比無後掠翼面（直機翼）翼型的氣動特性對整個翼面尤其有決定性的影響。因此，翼型氣動特性的分析研究和翼型形狀的設計研究具有重要的意義。翼型的空氣動力特性是指翼展為無限長的等剖面直機翼的空氣動力特性。由於繞這種機翼的流動沿翼展沒有速度分量，流動參數只在與展向垂直的平面內變化，屬於二維平面流場，因而又稱為二維機翼。翼型的幾何形狀，即幾何特性，決定了它的空氣動力特性。

幾何特性翼型中線或中弧線是連結前後緣的一條曲線，沿垂直於這一曲線法線方向的上下表面到中線的距離yc應該相等(見圖)。上下表面的最大距離稱為翼型的最大厚度，簡稱厚度。連結翼型前後緣的直線稱為翼弦。翼弦的長度稱為弦長。如果中線是直線，則翼型是上下對稱的，這時中線與翼弦重合；如果中線不是直線，則翼型是不對稱的，稱為有彎度的翼型(yf不等於常數)。中線到翼弦的最大距離稱為翼型的最大彎度，簡稱彎度。彎度f、最大彎度位置xf、厚度C和最大厚度位置xc通常用弦長b的百分數表示成相對量(弙＝f/b，塣f＝xf/b，翼型相對厚度＝C/b，塣c＝xc/b)。

翼型系列隨著航空科學的發展，世界各主要航空發達的國家建立了各種翼型系列。美國有NACA系列，德國有DVL系列，英國有RAE系列，蘇聯有ЦΑΓИ系列等。這些翼型的資料包括幾何特性和氣動特性，可供氣動設計人員選取合適的翼型。

在現有的翼型資料中，NACA翼型系列的資料比較豐富，飛行器上採用這一系列的翼型也比較多。NACA翼型系列主要包括下列一些翼型族：

①4位數翼型族：這是最早建立的一個低速翼型族。例如,NACA2415翼型，這4位數字的意義是：弙＝2％，塣f＝40％,叿＝15％。這一族翼型的中線由前後兩段拋物線組成，厚度分佈函數由經驗的解析公式確定。

②5位數翼型族：這是在4位數翼型族的基礎上發展的。這一族翼型的中線有兩種類型，一類是簡單中線，它的前段為三次曲線，後段為直線；另一類是S形中線，前後兩段都是三次曲線，後段上翹的形狀能使零升力矩係數為零。這族翼型的厚度分佈與4位數翼型族的相同。

③6族翼型：適用於較高速度的一些翼型族，得到廣泛應用。這種翼型又稱層流翼型，它的前緣半徑較小，最大厚度位置靠後，能使翼型表面上儘可能保持層流流動，以便減小摩擦阻力。

④1族、7族、8族等翼型族，還有各種修改翼型。

超臨界翼型隨著飛行器速度的不斷提高，流過翼面的流速有可能超過當地音速，這時流動中會出現激波，還可能引起流動分離，這都使阻力增大。因此，過去都致力於研究避免翼面流動超過音速的翼型。但到了60年代，英國的H.H.皮爾賽和美國的R.T.惠特科姆發現有可能找到不產生激波或產生較弱激波的跨音速翼型。他們和荷蘭的G.Y.紐蘭德分別設計了“尖峰翼型”、“超臨界翼型”、“擬橢圓翼型”等跨音速翼型。超臨界翼型的特點是頭部比較豐滿，上表面中部比較平坦。因此壓強分佈也比較平坦，沒有顯著的高峰，並能比較和緩地減速到亞音速（或僅出現較弱激波）。有時，為了提高升力，使翼型下表面的後部向內凹，使這裡的壓強增高，上下翼面的壓差（載荷）增大，這種翼型稱為有后載入的翼型。類似地，還有所謂有前載入的翼型。

超音速翼型 以超音速飛行的飛行器，為了減小波阻常採用尖前緣的對稱翼型。常見的翼型有菱形、六面形和由上下兩圓弧組成的雙凸翼型。由於飛機要在低速到高速的整個範圍內使用，翼型的選用必須兼顧高、低速特性，而且採用后掠可使超音速飛機的機翼保持亞音速前緣，所以大多數超音速飛機仍採用小鈍頭的亞音速翼型。而超音速導彈主要用作超音速飛行，因此彈翼多採用超音速翼型。

在空氣動力學中，翼型通常理解為二維機翼，即剖面形狀不變的無限翼展機翼。低速和亞聲速翼型的典型外形如圖所示，它前端圓滑，後端成尖角形；后尖點稱為後緣；翼型上距后緣最遠的點稱為前緣；連接前後緣的直線稱為翼弦，其長度稱為弦長。在翼型內部作一系列與上下翼面相切的內切圓，諸圓心的連線稱為翼型的中弧線，其中最大內切圓的直徑稱為翼型的厚度，中弧線和翼弦之間的最大距離稱為彎度；前緣的曲率半徑稱為前緣半徑。超聲速翼型的前緣也可能是尖的。翼型的相對厚度和相對彎度分別定義為厚度和彎度對弦長之比，彎度為零的翼型稱為對稱翼型，其中弧線與翼弦重合。

當翼型相對於空氣運動時，翼型表面會受到氣流的作用力，其合力在翼型運動方向或來流方向上的分力是翼型所受到的阻力，垂直於上述方向的分力是翼型的舉力。這些作用力對前緣（或對距前緣1/4弦長點）的力矩稱為俯仰力矩。在低速和亞聲速情況下，還有一種翼型叫作層流翼型，它的最大厚度較靠後，邊界層的層流段較長，因而摩擦阻力較小。在跨聲速情形下，有一種翼型叫作超臨界翼型，它的上表面比較平坦，翼面上一般只產生壓縮波和膨脹波，間或有弱激波，因而波阻較小。