Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Геометрическое моделирование аэродинамических обводов

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 778833.01.01
В пособии рассматриваются методы твердотельного и поверхностного моделирования в пакете SolidWorks различных объектов со сложными аэродинамическими обводами, начиная от профиля крыла, лопасти воздушного винта и вентилятора и заканчивая элементами планера самолета. При написании пособия предполагалось, что обучающиеся владеют основами компьютерной графики. В приложениях дан справочный материал, необходимый для выполнения практических работ и расчетно-графических заданий.
Обуховский, А. Д. Геометрическое моделирование аэродинамических обводов : учебное пособие / А. Д. Обуховский. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2018. - 66 с. - ISBN 978-5-7782-3605-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1869268 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство образования и науки Российской федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 
 
 
А.Д. ОБУХОВСКИЙ 
 
 
 
 
 
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ 
МОДЕЛИРОВАНИЕ  
АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ 
 ОБВОДОВ 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

 

УДК 004.921 + 629.7] (075.8) 
         О-266 
 
 

Рецензенты: 

д-р техн. наук, профессор С.Д. Саленко 
канд. техн. наук, доцент А.Н. Пель 
 
 
 
Работа подготовлена на кафедре аэрогидродинамики 
для студентов IV курса ФЛА направления 
«Баллистика и гидроаэродинамика» 
 
 
 
 
Обуховский А.Д. 
О-266   
Геометрическое моделирование аэродинамических обводов: учебное пособие / А.Д. Обуховский. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 
66 с. 

ISBN 978-5-7782-3605-9 

В пособии рассматриваются методы твердотельного и поверхностного моделирования в пакете SolidWorks различных объектов со сложными аэродинамическими обводами, начиная от профиля крыла, лопасти воздушного винта и вентилятора и заканчивая элементами планера самолета. 
При написании пособия предполагалось, что обучающиеся владеют основами компьютерной графики. В приложениях дан справочный материал, необходимый для выполнения практических работ и расчетно-графических заданий. 
 
 
 
 
 
УДК 004.921 + 629.7] (075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-3605-9  
 
 
 
 
 
 
 
 
 Обуховский А.Д., 2018 
 Новосибирский государственный 
    технический университет, 2018  

 

 
 
 
 
 
 

сим
вин

(пе
гео
вер

про

в п

от 

мог
лят

П

Профиль 
мметрии. К
нта, лопато

Хорда b –

ереднюю и 
ометрическ
рхнюю и н
Средняя 
офиль. 
Толщина 

профиль. Ко

Кривизна

хорды. Соо

Приведенн

гут менять
ть от неск

ПОСТРО

крыла – 

Кроме того,
ок компрес

Рис. 1.1. О

– это отрез
заднюю кр

ким параме
нижнюю ду

линия – э

профиля 

оордината 

а средней 

ответствен

ные выше 

ься в широк
кольких ми

Г

ОЕНИЕ К

1.1. ОБЩ

это сечени
, профиль о
сора и турб

Основные гео

зок, соедин
ромки). Он
етром проф
ужки. 
это совоку

max
с
 – мак

максималь

линии 
m
f

но 
f
x  – эт

размерные

ких предел
иллиметров

3 

Глава 1

КРЫЛЬЕВ

ЩИЕ ЗАМЕ

ие плоскос
определяет
бины (рис. 

ометрически

няющий на
на является 
филя. Хорд

упность це

ксимальны

ьной толщи

max  – макси

то координ

е параметр

лах. Хорда 
в до неско

1 

ВОГО П

ЕЧАНИЯ 

стью, парал
т геометрию
1.1). 

ие параметр

аиболее уд
важнейши

да разделяе

ентров окр

ый диаметр 

ины обозна

имальное у

ната максим

ы профиля

профиля, н
ольких ме

РОФИЛЯ

ллельной п
ю оперения

ры профиля 

аленные то
им линейны
т очертани

ужностей, 

окружност

ачается 
с
x .

удаление ср

мальной кр

я (
max
,
,
b с
x

например, м
тров. Поэт

Я 

плоскости 
я, воздушн

очки проф
ым размерн
ия профиля

вписанны

ти, вписанн

. 

редней лин

ривизны. 

max
,
,
c
x
f
x

может сост
тому удоб

его 

ного 

 

иля 
ным 
я на 

ых в 

ной 

нии 

f
x  ) 

тавбнее 

пол
в д

зна

ют
Си
тик

ряд

льзоваться 
долях от хор

max 10
c
c
b


max 1
f
f
b


Соответст

ачений толщ

По форме 
 симметр
 несимме

Наиболее 

тся для кры
имметричны
кальное и г
Обычно ф
да точек ве

Рис

безразмер
рды: 

00 % – отн

100 % – отн

твенно опр

щины 
сx 

средней ли
ричные про
етричные п

и

широко пр
ыльев, лоп
ые профиля
горизонтал
форма проф
ерхней и ни

с. 1.3. Задани

ными или 

носительная

носительна

ределяются

100 %
сx
b
 и

инии разли
офиля (хор
профиля. 

Рис. 1.2. Си

и несимметр

рименяютс
пастей вин
я встречаю
ьное опере
филя задает
ижней дуже

y

ие координа

4 

относител

я толщина 

ая кривизна

я относител

и кривизны

ичают (рис.
рда и средн

имметричны
ричный (вни

ся несимме
нта, лопато
ются значит
ение ЛА. 
тся в виде т
ек (рис. 1.3

в
н
,
(
y
y
f x


ат точек при

ьными вел

профиля; 

а средней л

льные коо

ы 
1
f

f

x

x
b


. 1.2): 
няя линия –

ый (вверху) 
изу) профил

етричные п
ок компрес
тельно реж

таблицы от
3): 

),
x
 

и описании ф

ичинами, в

линии. 

рдинаты м

00 % . 

– совпадают

 
 

ля 

профиля. О
ссоров и т
же – в осно

тносительн

формы проф

выраженны

максимальн

т); 

Они исполь
турбин и т
овном это в

ных коорди

 

филя 

ыми 

ных 

ьзут. д. 
вер
инат 

гда
ях 
ред

это
с н
рас

дим
дад
наз
емо

всп
при
исп
как
изв
сре

точ
ту х
пер
ное
мет
бав

Как прави
а и последн
отдельно 
дней и задн

1.2. ПОС

Рассмотри

ом хорда бу
началом ко
ссмотрим н
Входим в 
м горизонт
дим ее разм
значим его
ое значени

Рис

В районе 

помогатель
имерно вбл
пользовать
к именно эт
вольной ор
едняя точка
С помощь
чки на про
х, равную 
рпендикуля
е значение
трической 
вить урав

ило, хорда с
няя части д
оговаривае
ней кромки

СТРОЕНИЕ

им сначала
удет распо
оординат. Б
ниже. Алго

новый эск

тальную вс
мер. В прин
 равным 10
е). 

с. 1.4. Предв

передней 

ьных отрез
лизи конту
ь взаимосвя
та взаимос
риентацией
а строящих
ью размеро
филе. Напр
1 % от хор
ярного хор
 (в нашем 
форме, нуж
нение (рис

сначала дел
делятся на б
ется велич
и. 

Е ЭСКИЗА

а наиболее
лагаться го
Более общ
ритм постр
киз на плос
спомогатель
нципе, он м
00 мм (в ко

варительное 

кромки пр

зков таким
ура строящ
язь Перпен
связь будет
й хорды. Кр
хся отрезко
ов, заданны
ример, пер
рды. Для э
рде, до нач
случае – 1
жно в диал
с. 1.5, б). В

5 

лится на 10
более мелк
ина относи

А ПРОФИ

е простой 
оризонталь
щие случаи 
роения буд
скости и и
ьную лини
может быт
онце постр

построение

роводим п
м образом,
щегося про
ндикулярн
т необходим
роме того, 
ов не совпа
ых уравнени
рвая пара т
этого найде
чала коорди
1,27, рис. 1
логовом ок
В командн

0 частей, п
кие интерва
ительного 

ИЛЯ В СРЕ

частный с

ьно, а перед

произволь

дет следующ
из начала к
ию – это бу
ть любым, н
роения прид

е точек на ко

перпендику
, чтобы их
филя. При
ность, а н
ма при пос
необходим
адала с хорд
ием, опреде
точек на пр
ем расстоя
инат. Сейч
.5, а). Чтоб
не Измени
ной строке 

осле чего п
алы. В неко
радиуса ск

ЕДЕ SOLID

случай пос
дняя кромк
ьной ориен
щим. 
оординат в
удет хорда 
но для удо
дадим ему 

онтуре проф

улярно хор
х концы р
этом жела

не Вертика
строении пр
мо следить 
дой. 
елим полож
рофиле име
яние от пер
час он имее
бы выразит
ить открыт

открывше

первые, а и
оторых слу
кругления 

DWORKS 

строения, п
ка – совпад
нтации хор

вправо про
(рис. 1.4). 

обства снач

любое тре

филя 

рде нескол
располагал
ательно ср
альность, 
рофиля с п
за тем, что

жение кажд
еет коорди
рвого отрез
ет произво

ить его в па
ть вкладку 
егося окна 

иноучапе
при 
дать 
рды 

овоЗа
чала 
ебу
лько 
лись 
разу 
так 

прообы 

дой 
иназка, 
ольараДопо
яви
в о

дом
(ри
окн
озн

соо
Для
мен
нии
мен

ится D2@
окне примет

Завершим
множим на
ис. 1.5, в) 
на Уравне
начает, что 

Рис. 
Теперь мо
ответственн
я этого пос
нить откро
и D2@Эс
нт D1@Э

@Эскиз1=.

т вид D2@

м написани
а число про
D2@Эскиз
ния. Перед
 данный ра

а 

1.5. Послед
ожно нанес
но 2,604 % 
ступим сле
оем вкладк
скиз1=D1
Эскиз1/100

. Щелкнем
@Эскиз1=
е выражен
оцентов (в д
з1=D1@Э
д размерны
азмер выра

 

овательност
сти ординат

от хорды 

едующим о
ку Редакти
@Эскиз1/
*. Эта част

6 

м по размер

D1@Эски
ния, сначал
данном слу
Эскиз1/100
ым числом 
ажен уравне

в 

г 

ть нанесени
тные разме
для верхне

образом: ще
ировать ур
/100*1 выд
ть уравнени

ру хорды, р
из1. 
ла разделив
учае на еди
0*1. Дважд
1 на эскиз
ением (рис

ия параметри
еры для пер
ей точки и
елкнем по р
равнение. В
делим и ск
ия будет од

равному 10

в хорду на
иницу). Пол
ды нажав О
зе появится
с. 1.5, г). 

б 

ического раз
рвой пары 
–1,26 %  –
размеру 1
В появивш
копируем в
динакова д

0. Выраже

а 100, а за
лучим в ит
ОК, выйдем
я знак  – 

 

 

 

змера 
точек, равн
– для нижн
1 и в окне 
шемся выра
в буфер фр
для всех ко

ние 

тем 
тоге 
м из 
это 

ные 
ней. 
Изажерагоор
дин
пол
пар
фер
ния
D3
лог

на 
ред
доб
есл
ное
всп
пол
чен
ко 

Р

усл
рич
это
лиц
же 
соо

ном
к за

нат – как го
льзовать м
раметричес
ра, получим
я, домножи
3@Эскиз1
гии образме
По описан
концы все
дней до за
бавляя их. 
ли ординат
е значени
помогатель
лагается ни
нный эскиз
неопрятны

Рис. 1.7. Точ

Как отмеч
ловно прин
ческих раз
ом случае о
це координ

будут пер

отношения
Для завер
м. Удобнее
адней. Резу

оризонталь

многократно
ский вид, сн
м D3@Эс
ив его на 
=D1@Эс
ериваем ни
нному алго
ех вспомога
адней кром

При этом

та нижней 
е, а соот
ьного отрез
иже хорды
з из-за боль
ый вид (рис

чки на конту

чалось выш
нят за 100 м
змеров, опр
они числен
нат. При из
ресчитаны,
ми. 
ршения пос
е его прово
ультат для 

ьных, так и
о. Наприме
начала име
скиз1=D1@

ординату 

скиз1/100*2
жнюю точк
оритму нан
ательных о
мки, при н
м следует у

точки имее
ветствующ
зка предва
, то знак «
ьшого коли
с. 1.7). 

уре профиля

ше, основно
мм. Это бы
ределяющи
нно совпад
зменении в
, поскольк

строения п
одить, начи

хорды, рав

7 

и вертикаль
ер, перевод
еем D3@Э
@Эскиз1/1
верхней то
2,604. По 
ку (рис. 1.6)
носим разм
отрезков от
необходимо
учитывать, 
ет отрицат
щий ей ко
арительно 
минус» в в
ичества раз

я с нанесенн

ой линейны
ыло сделан
их положен
дают с соот
величины х
ку они связ

профиля со
иная с задне
вной 500 мм

ьных, поэто
дя первый 
Эскиз1=. Д
100*. Завер
очки 
ана). 
меры 
т пеости 
что 

тельонец 
расвыражении
змеров мож

ными парам

ый размер 
но для удоб
ние точек 
тветствующ
хорды все 
заны с хор

оединим по
ей кромки 
м, представ

Ри
раз

ому ее целе

вертикаль

Добавляя со
ршим напис

и нужно оп
жет приобр

метрическим

профиля –
бства контр
профиля, 
щими значе
остальные 
рдой парам

олученные 
через перед
влен на рис

ис. 1.6. Пара
меры перво
на контуре

есообразно 
ьный разме
одержимое 
сание выра

пустить. По
рести неско

ми размерам

– хорда – б
роля парам
потому чт
ениями в т
е размеры т
метрически

точки спл
днюю и сн
с. 1.8. 

аметрически
ой пары точе
е профиля 

ис
ер в 
бу
аже
олуоль
 

ми 

был 
метто в 
табтакими 

лайнова 

 
ие  
ек  

пор
раз
кот

В некотор
рядки, ком
зно процес
торых хорд
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис

рых случая
мпьютер пр
сс «масшта
да изменяет

с. 1.8. Заверш

ях, если фа
ри перестро
абирования
тся не боле

8 

шение постр

актическая 
оении мож
я» разбить 
ее чем в 4…

 

роения проф

хорда отл

жет «подвис

на несколь

…5 раз. 

филя 

личается от
снуть». То
ько этапов,

 

т исходной
огда целесо
, в каждом

й на 
ообм из 

Глава 2 

ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЛОПАСТЕЙ ВОЗДУШНОГО ВИНТА 

2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

Воздушный винт – это лопастной движитель, приводимый во вращение 
двигателем и предназначенный для получения тяги. Главными элементами 
конструкции воздушных винтов являются лопасти и втулка. 
Лопасть – основная рабочая часть винта, создающая тягу при его вращении. На лопасти выделяют две части: перо и комель. Перо – это профилированная часть лопасти, представляющая собой как бы закрученное крыло. Комель – часть лопасти, служащая для крепления к втулке винта. 
Втулка винта – часть воздушного винта, соединяющая лопасти с валом 
двигателя и обычно являющаяся обтекателем комлей лопасти. 
Геометрия воздушного винта описывается рядом параметров, важнейшими 
среди которых являются (рис. 2.1) следующие. 
Диаметр винта 
в
d  – диаметр окружности, описываемой концами лопастей 
при вращении. Обычно у самолетов 
в
2...5
d 
 м, у вертолетов 
в
40
d 
 м. 
Соответственно радиус винта в
в / 2
r
d

. 
Сечение лопасти – образуется пересечением лопасти с цилиндром, соосным винту (часто – c плоскостью, перпендикулярной радиусу). 
Радиус сечения лопасти r – расстояние от оси винта до сечения лопасти. 
Относительный радиус сечения: 
в
/
.
r
r r

 
Ось лопасти – линия, проходящая через центры тяжести сечений лопасти. 
Ось поворота лопасти – ось, относительно которой лопасть поворачивается на различные углы установки. 
Плоскость вращения винта – плоскость, перпендикулярная к оси вращения винта и проходящая через ось лопасти. 
Углом саблевидности лопасти  называют угол между касательной к оси 
лопасти в некоторой ее точке и осью поворота лопасти. Угол саблевидности 
меняется вдоль лопасти, увеличиваясь к концу. Различают следующие основ
ны
вид

 

 
 
 
 
 
 
 
 

      

кос

в э
ны
дел

чен

отн

ню

ые формы л
дную (в). 

                 а

Угол уста
стью враще
Контроль

эксплуатаци
ым обычно 
лит ометаем

Угол уста

ния лопасти
Крутка л
носительно
Хорда сеч

юю кромку 

лопастей (р

Р

а                    

Рис. 2

ановки сеч
ения винта
ьное сечен
ии проверя
считают с
мую винто

ановки лоп

и. 
опасти – и
о контрольн
чения лопа
лопасти и 

рис. 2.2): су

Рис. 2.1. Ос
пар

                   

2.2. Применя

чения  – 
а. 
ие лопасти
яют необхо
сечение на 
ом площадь

пасти 
0
   

изменение п
ного сечени
асти – отре
лежащий 

10 

уживающу

сновные геом
раметры ви

 б                 

яемые форм

угол межд

и – сечени
одимые пар

среднем о

ь на две рав

или 
0,75

 –

по радиусу
ия 
0
(
)
 
езок прямо
в рассматр

юся (а), ве

метрически
нта 

                   

мы лопастей

ду хордой с

ие лопасти, 
раметры ло
относител
вные части

– угол уста

у углов уст
)
).
(r

  

ой, соединя
риваемом с

еслообразну

 

е  

 Ось лопаст

            в 

й винта 

сечения ло

в котором
опасти вин
ьном ради
 ( cp
cp /
r
r


ановки кон

тановки сеч

яющий пер
сечении. Д

ую (б), саб

ти 

опасти и пл

м при сборк
нта. Контро
иусе, котор

в
0,75
r 
). 

нтрольного

чений лопа

реднюю и з
Длину хорд

бле
 

 

лос
ке и 
ольрый 

се
асти 

зады b