Всегда ли аэродинамический центр должен лежать на хорде?

Во многих ресурсах в Интернете говорится, что аэродинамический центр - это «точка на корпусе аэродинамического профиля, относительно которой коэффициент момента не изменяется с углом атаки». Однако означает ли это обязательно, что аэродинамический центр должен лежать на линии хорды? Конечно, мы можем прибегнуть к теории тонкого профиля и доказать, что он лежит на линии хорды, но что делать с профилями с большим изгибом?

Этот ответ ( Почему существует аэродинамический центр? ) объясняет существование АС, но прибегает к предположениям о невязком, несжимаемом, тонком аэродинамическом профиле. А как насчет вообще? Итак, присутствует ли аэродинамический центр на линии хорды вообще для всех течений? Если нет, то когда он отклоняется от линии хорды и почему?

Я недостаточно знаю механику аэродинамики, чтобы дать исчерпывающий ответ, но разве аэродинамический центр не указан в процентах от MAC? Поэтому он не был бы на линии хорды, если бы не был 100% MAC.
Да я вообще не понимаю, как аэродинамический центр может быть где угодно, только не на хорде. Как это могло быть где-то еще?

Ответы (1)

Нет, нет причин, по которым аэродинамический центр (АС) должен лежать на линии хорды. Как правильно указал OP, результат теории тонкого аэродинамического профиля (TAT) указывает на то, что AC:

  1. Существует и
  2. Лежит на линии хорды на расстоянии 1/4c от передней кромки.

Однако это происходит только потому, что ТАТ делает фундаментальные предположения о том, что аэродинамический профиль тонкий, среднее отклонение линии изгиба мало по отношению к хорде и малое падение набегающего потока (АОА). Как показано на диаграмме ниже, предполагается, что вихревой лист лежит на линии хорды, а не на линии среднего изгиба. (Я должен отметить, однако, что наклон средней линии кривизны учитывается в теории для построения касательного граничного условия на аэродинамическом профиле). И, конечно же, ТАТ не учитывает лобовое сопротивление.

Теория тонкого аэродинамического профиля

(Схема взята из Anderson , Fundamentals of Aerodynamics.)

Однако вертикальное смещение невелико, по крайней мере, до тех пор, пока рост сопротивления, связанный с отрывом потока, или когда падение потока не станет большим. Если существует большое расстояние по вертикали между центром давления и хордой, то AC не будет существовать, и это проявляется в виде нелинейности на кривой Cm.

Я включил коэффициент момента тангажа около 1/4 хорды NACA0010 , Clark Y и NLF(1)-0115, проанализированные с помощью инструментов Airfoil Tools, которые были проанализированы с помощью xfoil с использованием панельного метода + уравнения пограничного слоя. Графики включали число Рейнольдса 500 000 и 1 000 000 с переходом Ncrit 5 и 9. Обратите внимание, что AC существует локально, где Cm имеет постоянный наклон.

Профили от Airfoil Tools

Для NACA 0010 переменный ток существует до 10 градусов угла атаки при 1/4c; вблизи срыва происходит рост сопротивления, и Cm становится нелинейным. Для Clark Y и NLF AC довольно близок к 1/4 для малого угла атаки, а затем смещается в точку дальше к корме, пока сопротивление не возрастет.

Следовательно, хотя концепция переменного тока полезна для теоретического вывода соотношений устойчивости в линейной аэродинамике, ее недостаточно для точного моделирования. При инженерном моделировании мы обычно измеряем момент тангажа (из аэродинамической трубы) на уровне 1/4c и учитываем его как функцию угла атаки.

Легенда для графиков поможет для полноты. Но, тем не менее, мне трудно понять, как из этих графиков можно сделать вывод («переменный ток существует до 10 градусов»).
@Zeus Прямо над графиком: «Обратите внимание, что AC существует локально, где Cm имеет постоянный наклон».
Да, а как быть с поворотами, скажем, на 3-5° для NACA? Я думаю, им нужно объяснение, иначе это довольно запутанно...
@Zeus, я думаю, ты имеешь в виду NLF? Я думаю, что это конец ламинарного ведра. Но я не могу быть уверен, почему он это делает. Выше я упомянул, что ЛА смещается назад за малым УА.
Я просто хочу сказать, что большинство людей, глядя на эти графики, не найдут ничего особенного в 10°, но найдут много других «интересных мест»…
Всегда ли аэродинамический центр должен лежать на хорде?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v