Почему аэродинамический центр большинства аэродинамических профилей расположен на четверти хорды?

Я читал несколько источников о расположении аэродинамического центра

Многие (например, Википедия) определяют аэродинамический центр, выписывая уравнение момента для произвольной точки, а затем применяя некоторые определения, чтобы получить конечный результат: аэродинамический центр лежит на четвертной хорде, см. ниже:

введите описание изображения здесь

Однако я ищу более физически интуитивное объяснение, возможно, начиная с теории тонкого аэродинамического профиля. Насколько я понимаю, в конечном итоге аэродинамический центр определяется тем, как меняется распределение подъемной силы с углом атаки. Таким образом, расстояние, на которое перемещается центр подъемной силы относительно аэродинамического центра, компенсирует результирующий момент из-за изменения подъемной силы с углом атаки.

Можем ли мы объяснить, почему эта точка оказывается на четвертной хорде?

Ответы (2)

Это связано с распределением Бирнбаума. Центр его площади находится в одной четверти.

В теории потенциального потока подъемную силу можно рассчитать как линейную суперпозицию вклада развала и угла атаки. В то время как часть подъемной силы, связанная с развалом, постоянна, часть, связанная с углом атаки, изменяется линейно с этим параметром. Это означает, что изменение угла атаки добавляет или уменьшает циркуляцию, хордовое распределение которой описывается распределением Бирнбаума . Важной частью является самоподобие подъемной силы, зависящей от угла атаки, в результате этого добавления или вычитания того же распределения по хорде.

Центр давления результирующей части, зависящей от угла атаки, является постоянным и составляет 25% хорды для 2D-потока и крыльев с большим удлинением, по крайней мере, до тех пор, пока поток остается присоединенным, а вязкие эффекты незначительны.

На рисунках ниже (собственная работа) показана циркуляция по хорде, создаваемая только изгибом (так что угол атаки равен 0 °) слева и только распределение Бирнбаума справа (при использовании симметричного аэродинамического профиля). Общий тираж — это просто сумма обоих. Скопировано из этого ответа благодаря полезному предложению ROIMaison.

Циркуляция различных профилей

в конечном итоге аэродинамический центр определяется тем, как распределение подъемной силы изменяется с углом атаки.

Совершенно верно: аэродинамический центр (лучше сказать «нейтральная точка») — это точка, в которойможно суммировать подъемную силу от изменения угла атаки. Не смотрите на распределение подъемной силы само по себе (именно оно определяет центр давления), а на его изменение по углу атаки, потому что именно оно определяет нейтральную точку и то, что смещает центр давления вперед и назад. Постоянная часть, вызванная развалом, не изменяется с углом атаки, а часть, вызванная углом атаки, всегда имеет центр на 25% (при указанных выше условиях) и ее величина растет с углом атаки. Этот растущий вклад силы, зависящей от угла атаки, смещает центр давления вперед (на аэродинамических профилях с положительным изгибом) или. назад (на профилях с отрицательным развалом) к точке 25%.

Кстати, я бы хотел, чтобы у нас было больше таких людей, как Аарон Шварц . Этой статье уже 97 лет, а эти монополисты до сих пор требуют от меня 42 € за копию. Извините, никаких подробностей от него — в сети не нашел.

Я не уверен, какие именно изображения вы имеете в виду (у меня есть доступ к бумаге). Однако в одном из ваших предыдущих ответов вы показываете распределение Бирнбаума для разных углов атаки, я думаю, что это ясно иллюстрирует вашу точку зрения, и было бы полезно включить его и здесь.
@ROIMaison: Спасибо, я совсем забыл об этом ответе. Я сделал эти графики давным-давно, используя OmniGraffle. Я счастливый пользователь Inkscape уже, наверное, 15 лет и не прикасался к OmniGraffle и этим картинкам, может быть, 20 лет.
Я использую формулы из статьи Бирнбаума, чтобы создать три части тиража. Если я добавлю их, я получу что-то похожее на показанные вами графики, но если я затем определю центр давления, он не станет точкой 1/4 хорды (это просто 40% хорды). Я заметил, что перед тремя формулами стоят коэффициенты, нужно ли корректировать веса трех функций, если да, то как?
@ROIMaison теперь мы видим, насколько важна сила хвоста вниз-ноль-вверх для регулирования CP для выпуклых крыльев по мере увеличения угла атаки, а также то, как крыло «планка» возможно на Helios.
@ROIMaison У меня нет доступа к статье, и я знаю о дистрибутивах Бирнбаума только из вторичной литературы. Извините, но я не могу помочь вам с этими уравнениями. И вы, конечно же, должны были гарантировать, что не отдадите копии газеты до того, как получите ее, верно?
@PeterKämpf, я нашел ваш адрес электронной почты от Stabilo, он еще актуален?
@ROIMaison: Ты знаешь мое имя. Теперь добавьте домен gmail, и вы свяжетесь со мной.
@PeterKämpf Я отправил вам электронное письмо.
@ROIMaison Вы правильно поняли умлаут? Пока я не получил сообщение.
@PeterKämpf На самом деле я этого не делал. Думаю, я осчастливил еще одного Питера своим письмом. Я попробовал еще раз с новым адресом электронной почты.
@ROIMaison Пока безуспешно. Что вы пробовали? Google довольно снисходителен, поэтому не имеет значения, есть ли точка между именем и фамилией, или вы используете верхний или нижний регистр. Я ошеломлен тем, что вы не прошли.
@PeterKämpf Я обнаружил проблему, Outlook автоматически изменил ее обратно на известный неверный контакт. Я возмущен этим, дайте мне знать, если он появится на этот раз.
@ROIMaison: Да, успехов! Я понял.
Вы иногда говорите центр давления, когда имеете в виду аэродинамический центр? Например: « Это совершенно верно. Смотри не на распределение подъемной силы, а на ее изменение по углу атаки, потому что именно это определяет центр давления » .
@DKNguyen Угол атаки не влияет на аэродинамический центр (который я предпочитаю называть нейтральной точкой, кстати). Почему предложение должно читаться иначе, чем оно есть? Изменение угла атаки смещает только центр давления.
@PeterKämpf Это немного неоднозначно, потому что можно интерпретировать, что то, как изменяется распределение подъемной силы, определяет как центр давления (из-за изменения), так и аэродинамический центр (и из-за его отсутствия). То есть тот факт, что что-то меняется, отличается от того, как что-то меняется (с отсутствием изменений, включенным в качестве одного из возможных способов).
@DKNguyen: кажется, теперь я понял. Пожалуйста, дайте мне знать, стало ли лучше сейчас.
@PeterKämpf Это немного лучше. Я бы выделил ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ подъемную силу курсивом, так как она очень важна для всего утверждения, но она довольно занижена.

Интуитивно понятно, что аэродинамический центр крыла находится на уровне 1/4 MAC, потому что подъемная сила, создаваемая передней верхней криволинейной поверхностью крыла и передней нижней частью крыла, примерно равна подъемной силе, создаваемой задней нижней частью крыла во всем диапазоне незаглохший АОА.

Из этого мы можем сделать вывод, что верхняя часть крыла позади MAC не является основным фактором подъемной силы.

При необходимости можно использовать хвост , чтобы центр подъемной силы сети не смещался слишком сильно при изменении угла атаки . Требования к хвосту сильно зависят от конструкции крыла.

Почему аэродинамический центр большинства аэродинамических профилей расположен на четверти хорды?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v