鸭翼飞机焦点的计算.docx

一、鸭式翼飞机的气动平衡原理鸭式翼飞机和常规布局飞机的气动平衡原理是截然不同常规布局的飞 机是靠尾翼产生的是负升力来配平的，而鸭式翼飞机是靠前鸭翼产生的 是正升力来配平的飞机需要俯仰时，通过调整前鸭翼的升力大小来实 现前者就像一个人挑水，后者就像两个人在抬水二、鸭式翼飞机的重心的计算如果前后机翼的布局和安装没问题，飞机的重心就是能否正常飞行的关 键了先复习两个要用的定义：(A) 焦点焦点的含义是，在一定速度围，无论是单独机翼还是整架飞 机，都存在一个气动力矩不随迎角变化而变化的固定点，这个固定点就 叫焦点B) 静裕度鸭式翼飞机的重心应该位于飞机总焦点前，距离等于后主 机翼平均气动弦长的8- 15%,这段距离叫做静裕度在飞机的重心置 于总焦点前的情况下，飞机在纵向姿态发生变化时，前后翼能够产生自 动恢复到原来平衡状态的力矩，飞机始终处于静稳定状态反之，将不能产生自动恢复到原来平衡状态的力矩，飞机始终处于静不 稳定状态同时，重心在静裕度的围，如果太靠前，则飞机操纵变得迟 钝，甚至出现俯冲如果太靠后，则飞机过于灵敏，不好操纵由此可 见，鸭式翼飞机的重心要非常高的重心的计算方法是：先算出前鸭翼的焦点，再算出后主翼的焦点，再量 出两焦点的距离，再算出飞机的总焦点。

最后，将重心置于飞机总焦点 的前方下面咱们就以某架飞机为例，一块算算它的重心位置第一步，算出前鸭翼的焦点前鸭翼是矩形翼，其焦点比较好找，在1/4 弦长处量得前鸭翼的弦长为120mm，那么120mm/4=30mm即，前 鸭翼的焦点在距机翼前缘30cmm处第二步，算出后主机翼的焦点后主机翼为多梯形翼，梯形翼和多梯形 翼就难一些了其解决的思路是，须先找到其形心，那么通过形心的弦 长就是平均气动弦长平均气动弦长的1/4处，就是该机翼的焦点具 体方法如图：(1丿找多梯形翼的形心我们用比较简单的作图法来求解其形心，如 图先分别找到AB、CD、EF的中点，Q、P、M,然后连接PQ和MP 在AB的延长线上取BB1 = CD,在DC的延长线上取CC1=AB,连接B1C1 交于S1点，过S1作HG平行与AB同样的方法，在CD的延长线上取 DD1 = EF,在FE的延长线上取EE1 = CD，连接E1D1交MP于S2点，过 S2作JI平行与CD连接JH、GI和S1S2在HG的延长线上取GG1=JI, 在IJ的延长线上取JJ1 = HG，连接J1G1交S1S2于S点S点即为该单 边翼的形心2丿找平均气动弦长过S点的弦长即为平均气动弦长。

我们量得平均气动弦长为269mm3丿找该翼形的焦点该平均气动弦长的1/4弦长处，就是该翼形的焦点该平均气动弦长为269mm,那么269/4 = 67.25mm最后依据该点在机身上的投影，量出到机翼最前端的距离为300mm也即该机 翼的焦点在从机翼的最前端算起的300mm处第三步，算出飞机的总焦点依据鸭式翼飞机的气动平衡原理我们可以 看出，在前鸭翼的力矩等于后主翼的力矩，飞机就能保持气动平衡前 翼力臂和后翼力臂的共同起始点，就是飞机总焦点也就是说，前鸭翼 的升力乘以前鸭翼焦点到总焦点的距离得出的力矩，因该等于后主翼的 升力乘以后主翼焦点到总焦点的距离得出的力矩不过按照我们现有的条件，测算出机翼的升力是不可能的它跟飞行速 度、飞行高度、机翼安装角、翼型、空气密度等等都有关糸我们可以 简单的把机翼面积看作是升力的办法来解决它其中，后翼由于受到前 翼乱流的干扰，其升力会降低，凭经验按95%计算这样，我们就得 出了简单实用的计算飞机总焦点的方法(如图丿求证全机傑点位直前鸭買面焦点(窃)全机條点(S)I 后主軀面俶点(St)我们把有关数据代入公式后，得出飞机的总焦点位于距前鸭翼焦点的434.3mm 处。

第五步，算出飞机的重心位置根据静裕度的原理，取后主翼的平均气 动弦长的8-15%我选11%，即269mm*11%二29.59mm，置于飞机 总焦点的前方，这就是整架飞机的重心位置即把重心放在焦点前的29.59mm处三，对照检查回过头来再看我的飞机低头俯冲的原因，无怪有以下四个：1,前鸭翼 升力不够2,后主翼升力过大3,发动机上推角过大4,重心严重 靠前那么问题到底出在哪里呢？我先对这架飞机进行了测量，其数据如下：前鸭翼安装角为0度，后主翼安装角为2.5度，发动机上推角为2度，重心位置是距前鸭翼焦点405mm原机错课的安装角示意图七翼空黄帘2$度下面逐一对照检查：1.前鸭翼一般情况下要求前鸭翼安装角必须大于 后主翼的安装角，这样才能具备前鸭翼先失速的特性现在前鸭翼安装 角小于后主翼的安装角，这是不对的我把前鸭翼的安装角改为3度2•再看后主翼原机为了提高低速飞行时的升力，后主翼安装角为2.5 度，是可以理解的但会造成主翼升力过大使飞机低头俯冲，所以改主 翼安装角为0度3. 发动机上推角鸭式翼飞机发动机有一定上推角是对的，一般应在0 度和上推5度之间鸭式翼飞机的特点是机头可以向下，但不能向上。

上推角过小或是负数时会造成抬头力矩过大，机头会不断上仰直至倒 扣，这是非常危险的有一定上推角使机头向下，反而倒是安全可控的 因我的飞机存在低头俯冲的问题，所以我将发动机的上推角减小为1度4. 飞机的重心，按我的计算公式算出的重心位置与原机的重心位置基本 相同，所以重心位置不作修改正确的各安装角示意图/发动机览！K允1穽。