机翼外形初步设计

飞行器结构设计课程设计作业鸭式模块化双机身飞机””“鸭式模块化双机身飞机机翼初步及详细设计——机翼初步及详细设计——学院：航空航天与力学学院专业：飞行器制造工程学号：093508、093534、093535姓名：杜孟尧、张茂新、倪荫梅指导老师：沈海军1.项目背景所谓模块化鸭式飞机，指在设计中采用模块化思想及鸭式的布局形式。

采用鸭式的气动布局，具有全机升力系数大、升阻比大的有点。

而模块化则要求飞机可以在双机身和单机身之间方便的转变，此乃模块化的意义所在。

项目提出并成功立项之后，经工作任务分配，杜孟尧、张茂新、倪荫梅三人负责飞机机翼的设计与制作工作。

2012年8月，所有工作完成之后，已经对单机身的飞机进行了试飞并获得成功。

2012年12月，双机身飞机也已制作成功，现正在进行试飞后的改进工作。

以下为机翼的初步设计以及细节设计过程。

2.机翼初步设计（主要完成者：杜孟尧）2.1机翼俯视图经过之前的整机初步设计，已经得到了机翼的设计要求，如表2.1：图2.1机翼设计参数经气动分析整体设计，机翼采用CLARK Y 翼型。

有以上设计参数，确定了机翼的俯视图，如图2.2图2.2机翼俯视图双机身单机身翼面积0.589㎡0.439㎡相对厚度15%15%展弦比10.788.22根梢比 1.5 1.5外段后掠角7.59°7.59°展长 2.5m 1.5m 根部弦长0.25m 0.25m 平均气动弦长0.2356m 0.231m 安装角3°3°副翼展长 1.0m 1.0m 副翼弦长0.06m 0.06m 副翼面积0.06㎡0.06㎡相对面积0.1020.137机翼包括中段翼和外段翼两部分。

中段翼与机身相连，外段翼由中段翼外伸，并安装副翼和翼稍垂尾。

2.2翼身连接连接方式设计翼身连接方式采用根部翼肋加强耳片与机身侧壁螺栓连接的形式。

这种方法在飞机中并不常见，但对于航模来说，强度已经足够，并且可以达到快速装配的目的。

机翼结构设计方案及强度计算模型一设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。

于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。

图1 单只机翼模型然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。

中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。

夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。

表1 机翼的材料参数图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。

图3 梁的铺层结构利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。

图4 机翼的固定端约束图5 机翼的载荷分布模型一的计算结果：梁每层复合材料的应力云图图6 梁每层复合材料的应力云图梁的计算结果分析：从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。

对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。

靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。

机翼每层复合材料的应力云图：图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）图8 机翼的变形云图计算结果总体分析：表2 模型一的计算结果部件材料最大应力最大剪应力梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。

飞机机翼形状的优化设计飞机机翼形状是决定其飞行性能的重要因素之一。

正确的机翼形状能够提高飞机的升力、减小阻力、延长续航能力，诸多优点都是这设计者所需要考虑的。

因此，飞机机翼的形状设计至关重要，机翼形状的优化设计也成为了现代航空工业的研发热点之一。

传统的机翼形状设计思路是基于一个经验法则，通过模拟和仿真得出相对适用的方案，但是这种方法的缺陷也是显著的，首先是缺乏理论性和科学性，其次是易受工程师个人经验的影响，难以充分考虑多方面的设计问题以及解决优化问题。

因此，在现在的机翼设计中，通过计算流体力学(CFD)等数值模拟软件在多个设计参数之间寻找最佳平衡点成为了一种新的设计思想。

机翼设计的一个主要优点是利用先进的计算技术，基于多重仿真和模拟，能够更加准确地确定机翼的优化设计方案，改变传统的经验设计方式。

CFD仿真技术能够让航空工程师在机翼的风洞试验之前做出更科学的决策。

利用CFD和其它仿真技术，设计者可以优化各个参数，包括悬挂和气流动力学。

这种仿真的准确性和重现性非常高，各类设计参数可随意变更，如气体动力学参数（如翼型、桨叶计算、实地试验分析）、摩擦、生力学和声波等参数，并能频繁地进行迭代优化，从而得出最佳曲线翼型。

在确定了最佳曲线翼型之后，建模和制作也是关键的技术环节。

常规的制作方法是使用铝合金、碳素纤维等材质进行叶片制作。

但这种制作方式并不能实现工艺的灵活性或者是生产的廉价性。

这里，3D打印使得机翼的制作也向智能化和自动化方向迈出了更大一步，3D打印制造的机翼材质能够提供更多的选择，更改机翼宽度和角度、减轻机翼重量，增加整机承载力、强度和刚度、同时降低成本。

此外，在飞机机翼的优化设计过程中，还需要考虑机翼的材料和结构。

机翼的材料和结构的选择与设计同样重要，常用的材料有铝合金、钛合金、复合材料、玻璃纤维等，以及一些新型的材质，如纳米技术、碳纳米管等用于机翼的材料，因为这些具有非常好的强度和轻量化的效果。

简介机翼结构设计方案机翼是飞机最重要的部件之一，它是承受飞机载荷、提供升力的关键部分。

机翼结构设计方案涉及到许多因素，例如机翼的形状、材料、布局等。

在设计机翼结构时，需要兼顾飞行性能、结构强度和质量等多个方面。

首先，机翼的形状对飞机的升力和阻力性能有重要影响。

常见的机翼形状包括直线翼、椭圆翼、矩形翼等。

直线翼具有简单的结构，适合低速飞行和起降，但阻力较大。

椭圆翼则具有较高的升力系数和较小的阻力系数，适合高速飞行。

在设计机翼结构时，需要根据飞机的任务需求和性能要求选择合适的机翼形状。

其次，机翼的材料选择对机翼的重量和强度有重要影响。

常见的机翼材料包括铝合金、复合材料和钛合金等。

铝合金具有良好的可加工性和强度，且成本较低，是常用的机翼材料。

复合材料具有高强度和低密度的特点，能够减轻机翼重量，提高飞机性能，但成本较高。

钛合金具有较高的强度和耐腐蚀性，适合用于大型飞机的机翼结构。

在选择材料时，需要综合考虑机翼的成本、性能和可制造性等因素。

此外，机翼的布局设计也对机翼的性能有重要影响。

常见的机翼布局包括全弦翼、后掠翼、前缘缝翼等。

全弦翼具有较大的升力系数，适合低速飞行，但阻力较大。

后掠翼具有较小的阻力系数和适应高速飞行的特点。

前缘缝翼能够增加机翼的升力，提高飞机的起降性能。

在布局设计时，需要根据飞机的任务需求和性能要求选择合适的机翼布局。

综上所述，机翼结构设计方案涉及到机翼的形状、材料和布局等多个方面。

在设计机翼结构时，需要兼顾飞行性能、结构强度和质量等多个因素，确保机翼能够满足飞机的任务需求和性能要求。

在未来，随着材料技术和设计方法的不断发展，机翼的结构设计方案将会得到进一步的改进和优化，以提高飞机的性能和效率。

c939初步设计方案咱来唠唠这个C939的初步设计哈。

一、整体定位。

这C939呢，咱就想把它打造成一个空中的“全能选手”。

它可不是个小角色，得是那种能在中远程航线上大显身手的家伙。

就像一个空中的长途旅行家，带着乘客舒舒服服地从一个大洲飞到另一个大洲。

二、外观设计。

1. 机身。

机身得是那种修长又优雅的形状，就像一只飞翔的白天鹅。

线条流畅，这样在飞行的时候就能减少空气的阻力，就像给飞机穿上了一件超顺滑的衣服。

机身的长度嘛，要能容纳足够多的乘客和行李，同时又不能太长，不然在机场停机坪上可不好摆弄。

颜色呢，咱可以考虑那种经典的白色为主色调，再加上一些蓝色或者绿色的线条作为装饰。

白色看起来干净、清爽，而且在阳光下特别耀眼，就像天空中的一颗明星。

蓝色或者绿色的线条呢，就像是给飞机增添了一点活力和生机。

2. 机翼。

机翼可是飞机的重要部分，就像鸟儿的翅膀一样。

它得设计得又宽又长，这样就能产生足够的升力。

机翼的形状可以采用那种经过优化的后掠翼，有点像飞机在向后方潇洒地甩着翅膀。

机翼的末端呢，可以稍微向上翘起一点，这不仅好看，还能提高飞行的稳定性。

而且在机翼下面，要有足够的空间来挂载发动机，就像给发动机找了个合适的“小窝”。

三、内部布局。

1. 客舱。

客舱得是宽敞又舒适的。

座椅的排列要有多种选择，比如经济舱可以采用3 4 3的布局，虽然经济舱是主打性价比，但咱也不能让乘客觉得太挤。

每个座椅都要有一定的倾斜度，能让乘客在长途飞行中可以好好休息。

商务舱就可以采用2 2 2的布局，座椅更加宽敞，还可以配备按摩功能，就像在飞机上有个私人小按摩椅一样。

每个商务舱的座位旁边都要有足够的空间放行李和个人物品，还得有个小桌子，可以方便乘客办公或者享受美食。

头等舱那就更厉害了，1 1 1的布局，每个座位就像一个独立的小套房。

有超大的电视屏幕，可以看各种电影、电视节目。

座位还能完全放平变成一张床，旁边还有个小酒柜，可以让乘客在飞机上小酌一杯，享受云端的奢华生活。

飞机机翼气动外形优化设计与分析飞机机翼的气动外形优化设计与分析是航空工程领域中的关键任务。

机翼作为飞机最重要的部分之一，对于飞机的飞行性能和稳定性有着重要的影响。

本文将介绍飞机机翼气动外形的优化设计与分析的方法和技术，以及其在实际工程中的应用。

首先，飞机机翼的气动外形优化的目标是实现最佳的升力和阻力性能。

升力是支撑飞机在空中飞行的力量，而阻力则是抵抗飞机前进方向运动的力量。

优化的目标是在满足结构强度和安全性的前提下，尽可能地减小阻力，提高升力。

这可以通过改变机翼的几何形状来实现。

其次，机翼气动外形优化设计的方法包括数值模拟和实验测试两种。

数值模拟是利用计算流体力学（CFD）方法，通过数学模型和计算算法对机翼的气动特性进行分析和预测。

这种方法可以提供详细的流动参数和气动力数据，对于优化设计提供了重要的依据。

而实验测试则是通过在风洞中对机翼进行试验，获得气动力和流动特性的实测数据。

实验测试可以验证数值模拟结果的准确性，也可以提供实际工程中的实验参考。

在机翼气动外形优化设计的过程中，关键的工作是选择合适的设计变量和优化目标，并建立合理的数值模型。

设计变量通常包括机翼的颤振形状、平尾前缘后掠角、后掠角和平尾平移量等。

优化目标可以是最小阻力、最大升力或最佳升阻比等。

数值模型可以通过网格划分、边界条件设置和求解算法选择来建立。

机翼的气动外形优化设计与分析还需要考虑到多种设计要求和约束条件。

例如，由于结构强度的要求，机翼的最大弯曲应力、最大应变和最大变形等需要在一定范围内。

此外，机翼的气动外形设计还需要考虑到操纵性能、稳定性和抗滞空性能等。

在实际工程中，还需要考虑到生产成本和制造工艺等因素。

近年来，随着计算机计算能力的提高和优化算法的发展，机翼气动外形优化设计与分析的研究已经取得了显著的进展。

例如，基于遗传算法、人工神经网络和粒子群算法等优化算法的应用，使得机翼的气动外形更加合理和高效。

同时，结合使用计算流体力学方法和实验测试方法，可以更准确地预测机翼的气动性能和流动特性。

1、翼型的定义与研究发展在飞机的各种飞行状态下，机翼是飞机承受升力的主要部件，而立尾和平尾是飞机保持安定性和操纵性的气动部件。

一般飞机都有对称面，如果平行于对称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼剖面称作为翼剖面或翼型。

翼型是机翼和尾翼成形重要组成部分，其直接影响到飞机的气动性能和飞行品质。

通常飞机设计要求，机翼和尾翼的尽可能升力大、阻力小、并有小的零升俯仰力矩。

因此，对于不同的飞行速度，机翼的翼型形状是不同的。

对于低亚声速飞机，为了提高升力系数，翼型形状为圆头尖尾形；对于高亚声速飞机，为了提高阻力发散Ma数，采用超临界翼型，其特点是前缘丰满、上翼面平坦、后缘向下凹；对于超声速飞机，为了减小激波阻力，采用尖头、尖尾形翼型。

3、NACA翼型编号NACA四位数翼族：其中第一位数代表f，是弦长的百分数；第二位数代表p，是弦长的十分数；最后两位数代表厚度，是弦长的百分数。

例如NACA 0012是一个无弯度、厚12%的对称翼型。

有现成实验数据的NACA四位数翼族的翼型有6%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、21%、24五位数翼族的厚度分布与四位数翼型相同。

不同的是中弧线。

具体的数码意义如下：第一位数表示弯度，但不是一个直接的几何参数，而是通过设计升力系数来表达的，这个数乘以3/2就等于设计升力系数的十倍。

第二、第三两位数是2p，以弦长的百分数来表示。

最后两位数仍是百分厚度。

例如NACA 23012这种翼型，它的设计升力系数是（2）×3/20=0.30；p=30/2,即中弧线最高点的弦向位置在15%弦长处，厚度仍为12%。

一般情况下的五位数编号意义如下有现成实验数据的五位数翼族都是230-系列的，设计升力系数都是0.30，中弧线最高点的弦向位置p都在15%弦长处，厚度有12%、15%、18%、21%、24%五种。

其它改型的五位数翼型在此就不介绍了。

1、低速翼型绕流图画低速圆头翼型在小迎角时，其绕流图画如下图示。

一、实验目的1. 了解机翼的基本结构和工作原理。

2. 掌握制作机翼模型的方法和技巧。

3. 通过实验，加深对空气动力学原理的理解。

4. 培养动手能力和团队协作精神。

二、实验原理机翼是飞机产生升力的关键部件，其设计直接影响飞机的性能。

根据伯努利原理，流体流速越大，压强越小。

当飞机模型飞行时，由于空气通过上表面的距离大于下表面的距离，上表面的流速就大，气压就变小，形成一个向上的压强差，使机翼获得一个向升起的动力。

三、实验材料1. 塑料板或纸板：用于制作机翼主体。

2. 弹簧或橡皮筋：用于模拟机翼弹性。

3. 轻质木棒或塑料棒：用于制作机翼骨架。

4. 胶水或胶带：用于固定和连接部件。

5. 尺子、剪刀、直尺、铅笔等工具。

四、实验步骤1. 设计机翼形状：根据实验要求，设计机翼的形状、尺寸和角度。

可以使用计算机辅助设计软件进行初步设计。

2. 制作机翼骨架：使用轻质木棒或塑料棒制作机翼骨架，确保骨架牢固且具有一定的弹性。

3. 制作机翼表面：使用塑料板或纸板制作机翼表面，注意上表面略微向上突起，前4分之1长较陡，后4分之3长较缓。

下表面一般是平的，或者略向内凹一些。

4. 组装机翼：将骨架和表面组装在一起，使用胶水或胶带固定。

5. 连接弹簧或橡皮筋：将弹簧或橡皮筋连接到机翼的一端，模拟机翼的弹性。

6. 测试和调整：将制作好的机翼模型放置在实验台上，进行飞行测试。

根据测试结果，调整机翼形状和角度，直至达到最佳性能。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，成功制作了一台简易的机翼模型，并进行了飞行测试。

2. 结果分析：- 机翼形状和角度对飞行性能有显著影响。

适当调整机翼形状和角度，可以提高飞行稳定性和升力。

- 弹簧或橡皮筋的弹性对飞行性能也有一定影响。

适当调整弹性，可以使机翼在飞行过程中保持良好的姿态。

- 制作机翼模型的过程中，要注意材料的选用和加工精度，以确保模型的性能。

六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了制作机翼模型的方法和技巧，加深了对空气动力学原理的理解。

航空器设计设计高效的飞行器翼型航空器设计：设计高效的飞行器翼型一、引言航空器的设计中，飞行器翼型起着至关重要的作用。

一个高效的翼型设计可以显著提高飞行器的性能，减少能耗，并提供更平稳的飞行体验。

本文将探讨如何设计高效的飞行器翼型。

二、理解翼型在设计高效的飞行器翼型之前，首先需要理解翼型的工作原理。

翼型是指飞行器的机翼截面形状，其目的是生成升力力和降低阻力。

合理设计的翼型能够在保持足够升力的同时减少阻力。

三、流线型翼型设计流线型翼型设计是一种常见的高效设计方法。

这种设计通过优化翼型形状，以尽量减少气流与翼型表面的摩擦，并减少气流分离。

通过使气流紧贴翼型表面流动，减少湍流的产生，可以降低阻力，提高升力。

四、翼型厚度与升阻比的权衡在设计高效的飞行器翼型时，需要权衡翼型的厚度和升阻比。

较厚的翼型可以提供更大的升力，但同时也会增加阻力。

因此，在设计中需要根据具体需求进行折衷。

一般来说，当需要更大的升力时可以选择厚翼型，而需要较低的阻力时则可以选择薄翼型。

五、翼型的后缘设计翼型的后缘设计对飞行器性能也有重要影响。

后缘可以通过各种方式进行设计，如分离缘、凹槽等。

这些设计可以改变翼型的气流分离情况，减少阻力并提高飞行器的稳定性。

六、数值模拟与实验验证在飞行器设计过程中，数值模拟和实验验证是不可或缺的步骤。

通过利用计算流体力学技术对翼型进行模拟分析，可以预测其性能并进行优化。

此外，实验验证也可用于验证数值模拟的准确性，进一步改进翼型设计。

七、材料选择与结构优化除了翼型设计外，材料选择和结构优化也对飞行器的性能产生影响。

选择轻质但强度高的材料可以减轻飞行器的总重量，提高燃油效率。

同时，通过优化结构设计，如使用翼型内部加强材料、采用刚性桁架结构等，可以增强飞行器的刚度和稳定性。

八、结论设计高效的飞行器翼型是航空器设计中的重要环节。

通过流线型设计、厚度与升阻比的权衡、后缘设计以及数值模拟与实验验证等方法，可以最大程度地提高飞行器的性能。