一、第二项测试:从翼型到机翼
翼型测试(系列二十四)证明了NACA 4415这个"剖面"够格。但飞机飞的是整片机翼,不是剖面。同一副翼型装到展弦比5.60的矩形翼上,三件事会变:升力线斜率变缓(下洗拖后腿)、多出诱导阻力(升力的代价)、失速从"一刀切"变成"从根部渐进"。第二项测试就用升力线理论(LLT,与XFLR5机翼分析同源方法)把这片2240×400的矩形翼装进三维流场,配上系列二十四XFLR5跑出的全雷诺数极线做粘性修正,算出真实的三维特性。
计算设置:半翼展41个站位(余弦加密)、9项Fourier级数、迎角-6°~18°步长0.5°、8个雷诺数全部重算。每个站位用当地有效迎角查对应雷诺数的XFLR5极线取剖面阻力,剖面升力超过2D CL_max即判局部失速并截断——这是标准的工程失速模型。
二、结果一:三维升力——CL_max=1.39,失速比你想象的晚
三个看点:
第一,CL_max=1.38~1.40,比系列二十四里按0.88系数估的1.29还高——矩形翼根部弦长大、当地雷诺数高,失速比经验公式乐观。用这个数重算:满载失速速度7.6m/s(设计口径8.5m/s,余量0.9m/s);空载返程失速仅4.6m/s。
第二,18°迎角还没全翼失速。2D翼型13°就到CL_max了,三维矩形翼到18°还有升力在涨。这不是算错了——矩形翼展向分布"中间平、两头翘"(见第四图),翼根剖面先到失速上限、翼尖还远着,分离从根部渐进扩散。这正是矩形翼的安全基因:翼尖永远最后失速,副翼舵效保持到最后一刻。
第三,升力线斜率放缓:三维约0.076/°(二维0.096/°),同样的CL要更大的迎角。巡航CL=0.665需要6.6°迎角——这就是飞行员眼睛里的"姿态角",比翼型测试里的数字大一号。
三、结果二:阻力账本——诱导阻力是主角
三维机翼的阻力分两本账:粘性阻力(摩擦+压差,翼型自带)和诱导阻力(产生升力时拖出的涡系代价)。分解结果显示:6°迎角以下粘性为主;巡航迎角(6.6°)附近两者打平;再往上诱导阻力反超,且以迎角平方的速度增长。
展向效率e=0.957——矩形翼虽不如椭圆翼(e=1.0),但95.7%的效率说明2240mm翼展下的展弦比5.60用得不亏。这也是系列十六定下的结论:载荷任务机不需要为了一点诱导阻力上 tapered 机翼,矩形翼工艺简单+翼尖失速安全的收益更大。
要说明的口径:本表是纯机翼的阻力。方舟90的宽扁机身、双尾梁、起落架都会再添阻力,全机升阻比要低于这里的数字——全机口径留到后续动力系列结合实测再算。
四、结果三:展向分布——矩形翼的"中间平两头翘"
巡航状态下,翼根剖面cl约0.73,向翼尖平滑降到0.5出头,距离2D失速上限1.47都有大把余量。翼尖剖面升力负荷最轻——这就是矩形翼失速晚、失速温和、副翼有效的根本原因。对青少年选手的意义:拉杆过量的第一反应是机头轻轻下沉而不是翼尖下坠滚转,改出余地大。
五、巡航工作点:三个速度点全部落在"甜区"
| 工作点 | 速度 | 所需CL | 迎角 | 机翼L/D | 阻力 | 需用功率* |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 满载低速巡航 | 10 m/s | 0.80 | 8.4° | 15.2 | 2.9 N | 29 W |
| 满载设计巡航 | 11 m/s | 0.67 | 6.6° | 16.8 | 2.6 N | 29 W |
| 满载快速巡航 | 12 m/s | 0.56 | 5.2° | 17.9 | 2.5 N | 30 W |
| 空载返程 | 13 m/s | 0.17 | 0.2° | 14.5 | 1.1 N | 14 W |
*需用功率=阻力×速度,纯机翼口径(未含机身尾翼阻力和传动损耗)。
四个点全过,而且都在机翼效率高位段(L/D≥14.5)。粗略量级感受:即便按全机阻力翻倍的保守口径(约5N、55W需用),对照动力系统的推力上限(推重比0.6对应26N推力),功率和推力余量都非常充裕——气都不会喘。精确的动力匹配账留给动力选型系列。
六、结论:机翼测试通过
判据逐条对:CL_max=1.39(设计用1.29,富余8%)✓;失速渐进、翼尖后失速 ✓;巡航点全部在效率高位段 ✓;展向效率0.957,矩形翼方案物有所值 ✓。2240×400等弦矩形翼+NACA 4415通过三维机翼测试。
参数更新一条:满载失速速度由"约8.5m/s"修定为约7.6m/s(LLT三维计算,含渐进失速模型)。巡航11m/s对应的失速裕度从1.2倍升到1.45倍——起降窗口更宽,学员的起飞失误容忍度更高。设计口径里保守的8.5m/s继续作为训练安全下限使用,7.6m/s是性能边界。
下一项:俯仰测试——重心26% MAC、静稳定裕度15%的设计,用整机纵向力矩曲线来验证,顺便算出配平舵量和重心前后限。
测试方法:升力线理论(LLT,41站位×9项Fourier)+XFLR5极线粘性修正|工况:8雷诺数×49迎角|口径:纯机翼(不含机身/尾翼/干扰阻力)|报告日期:2026-08-22
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