流体力学应用/B13：翼型设计及其在不同场景中的应用概述
本页面是对翼型及其在不同技术领域中的应用的简要介绍。就像车轮为陆地交通开启了一个新时代一样，翼型也通过空中实现了这种可能性。目的是了解伯努利定理是如何起作用的，以及相同的现象如何被用于不同的功能。
本项目深入探讨了翼型的功能，特别是专门用于飞机快速爬升能力的低推力大升力翼型。它还深入探讨了翼型在提供所谓“下压”力的应用，这种力可以使高速超级跑车避免脱离跑道！由于本项目对时间因素的限制，应用通常仅限于在航空母舰使用的专用飞机设计中使用“深弯度线”型翼型。翼型气动特性的采样和研究通过将实际翼型尺寸缩放到更易于管理的尺寸来进行，这通常是通过制造由聚苯乙烯制成的模型来完成的。目的是研究如何修改这些翼型的设计，以增加在给定迎角下产生的升力。
一种结构，其弯曲表面设计用于在飞行中提供最佳的升阻比，用作大多数飞机机翼、尾翼和水平尾翼的基本形状，称为翼型。翼型的各个方面都旨在通过在阻力力的代价下产生最大的升力。
在大多数记录中，我们将讨论限制在“薄翼型理论”。在讨论翼型理论之前，我们必须遵守该理论中使用的一些常用术语 -
上部是“吸力面”。它也是风速较高而静压较低的地方。同样，底部剖面的风速也较低。这种压力不平衡或“压力梯度”是产生“升力”的主要原因。然而，由于翼型与风之间的相对速度，阻力作用于翼型。薄翼型理论是一个简单的翼型理论，它将迎角与不可压缩、无粘流体的升力联系起来。它是由德裔美国数学家马克斯·芒克提出的，并在 20 世纪 20 年代由英国空气动力学家赫尔曼·格劳特等人进一步完善。该理论将翼型周围的流动理想化为二维流动，流过一个薄翼型。可以想象，它解决的是一个零厚度和无限翼展的翼型。薄翼型理论在其时代特别引人注目，因为它为二维流动中翼型的以下重要特性提供了合理的理论基础：（1）在对称翼型上，压力中心和气动中心正好位于前缘后方弦长的四分之一处（2）在弯度翼型上，气动中心正好位于前缘后方弦长的四分之一处（3）升力系数对迎角线的斜率为每弧度单位。薄翼型理论没有考虑翼型的失速，翼型的失速通常发生在典型翼型的迎角为 10° 到 15° 之间。
伯努利定理通常受以下限制 - 1. 稳定流动 2. 无摩擦流动。 3. 沿流线的流动。 4. 不可压缩流动。
伯努利方程可能是任何流体力学研究中最著名和最易被误用的方程。由于参数之间简单的代数关系，它很容易成为业余流体力学家的诱饵。在使用这种关系时，务必谨慎，牢记所施加的限制！
我们省略了定理的推导。这样做是为了使文本尽可能简单和实用。为了进一步了解该定理，在参考文献中提供了链接。
或
其中
is dynamic pressure, is the piezometric head or hydraulic head (the sum of the elevation z and the pressure head)[10][11] and is the total pressure (the sum of the static pressure p and dynamic pressure q).[12]The constant in the Bernoulli equation can be normalized. A common approach is in terms of total head or energy head H:
翼型设计并非易事。它涉及对物理学和精密技术的辛勤使用，才能制造它们。
为了对特定应用的某个设计充满信心，需要进行设计、建模、改进，最后在工作条件下进行测试。对于合适的飞行翼型，我们需要尽可能大的升力。
通过使用翼型在风洞中进行简单的实验并计算产生的升力，对于给定的风速，人们发现“深弯度”形状的翼型在相同相对速度下产生的升力最大。
飞行技术已经走过了漫长的道路，从莱特兄弟的首次飞行开始。这是人类首次能够优雅地穿梭于空中，模仿鸟类的飞行。这种渴望终于结束，从那时起，就没有回头路了！
最初只是一个长距离滑翔，是通往现代最先进战斗机的奇迹的第一步。随着更好的推进系统的发明，推力增加了许多倍，粘性阻力也随之增加。为了克服这种阻力，需要更大的升力。一个解决办法是增加翼展，从而增加面积，但这并不是一个很好的方法，因为它会导致机动性的下降。
这些是战前的飞机。战争虽然给人类生命造成了损失，但也是技术大幅提升和突破的时期！那些速度更快、更轻、装甲更好，而且设计更好的飞机最终完好无损地降落了。
随着欧洲战争波及天空，很明显，更强大的火力并不是空中格斗中唯一的因素。德国人率先使用的设计更好的翼型使他们成为一支非常强大的力量。
了解机翼设计在操控飞机中的重要性非常有用。
Fokker-Flugzeugwerke was the designer of the famous Fokker Dr.I Dreidecker .This
三翼飞机由于其更好的设计（以及从螺旋桨内部向外射击子弹的独特能力），至少在 1918 年春天之前，给盟军造成了一些麻烦。随着第二次世界大战的到来，飞行设计和推进方面有了进一步的改进。日本人凭借其强大的敏捷飞机成为该领域的佼佼者。人们再次认识到更好的机翼设计的重要性。德国空军，更著名的是“德国空军”，以及美国人在飞机制造和现代化方面非常出色。
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然而，第二次世界大战的无意义杀戮并没有对航空技术的进步造成太大的负面影响。在此期间，出现了“喷气”推进系统。这些系统不仅是向前迈出的一大步，而且也是现代飞机的直接前身。现代飞机是技术的奇迹。从巨大的空中客车到灵活的猛禽，飞行技术已经达到了前所未有的高度。这些飞机苛刻的使用目的需要非凡的设计能力。
F-22 的呼号是“猛禽”。请注意机翼的形状，它是在超音速下具有更好的机动性而设计的。
A-320 运输机的机翼是为亚音速高升力特性而设计的。使用相同理论的两个不同场景！
NACA 是负责为通过稳定性测试并可通过改变明确定义的参数来制造的翼型命名的机构之一。
1973 年 8 月，美国国会通过了一项法案，要求引入一种新型战斗机来取代老化的 F-14 舰载战斗机。要求包括创造一种新型战斗机，具有更好的能力，能够承载更大的有效载荷并飞得更远。美国海军启动了海军战斗机-攻击实验 (VFAX) 项目，以采购一种多用途飞机，取代道格拉斯 A-4 天鹰、A-7 海盗 II 和剩下的麦克唐纳-道格拉斯 F-4 鬼怪 II，并补充改进的 F-14 雄猫。由于苏联的威胁越来越大，该项目引起了极大的热情。这导致美国国家航空航天局 (NASA) 参与了创造一种具有更好的机翼设计的飞机。F-18，被称为麦克唐纳-道格拉斯型号 267，与 YF-17 有很大的不同。为了进行舰载机作战，机身、起落架、机翼形状和阻拦钩都被加强了，增加了折叠机翼和弹射器附件，并加宽了起落架。为了满足海军航程和储备的要求，麦克唐纳将燃油容量增加了 4,460 磅 (2,020 公斤)，方法是扩大背部脊椎并在每个机翼上增加一个 96 加仑的燃油箱。在机翼前缘和稳定器上增加了一个“突起”，以防止在 F-15 稳定器中发现的颤振。机翼和稳定器增大了，后机身加宽了 4 英寸 (102 毫米)，发动机在前面向外倾斜。这些变化增加了 10,000 磅 (4,540 公斤) 的总重量，使其达到 37,000 磅 (16,800 公斤)。YF-17 的控制系统被一个具有四重冗余的完全数字化的电传操纵系统取代，这是第一个安装在生产型战斗机上的系统。这些飞机后来被美国宇航局使用。
布加迪生产了它的杰作，向观众展示了一台拥有 1,001 马力的怪兽。最高速度约为 253 英里/小时，引擎盖下配备了 W-16 (两个 V8 的组合)，需要强大的制动系统来控制这头野兽。仅仅依靠盘式制动器无法提供这种力量。汽车后部的机翼承担了这项任务并完成了任务。这里采用的翼型在加速时主要提供必要的下压力，而在制动时则提供阻力。