NACA aerofólio - NACA airfoil

Geometria do perfil - 1: Linha de levantamento zero; 2: Vanguarda; 3: Círculo de nariz; 4: máx. grossura; 5: Camber; 6: Superfície superior; 7: Borda final; 8: Linha média de curvatura; 9: Superfície inferior
Linhas de perfil - 1: acorde, 2: curvatura, 3: comprimento, 4: linha média
A: linha azul = corda, linha verde = linha média curvada, B: raio da borda dianteira, C:  coordenadas xy para a geometria do perfil (corda = eixo x ; linha do eixo y nessa borda dianteira)

Os aerofólios NACA são formatos de aerofólio para asas de aeronave desenvolvidos pelo National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). A forma dos aerofólios NACA é descrita usando uma série de dígitos após a palavra "NACA". Os parâmetros no código numérico podem ser inseridos em equações para gerar com precisão a seção transversal do aerofólio e calcular suas propriedades.

Origens

A NACA desenvolveu inicialmente o sistema de aerofólio numerado, que foi posteriormente refinado pela Força Aérea dos Estados Unidos no Centro de Pesquisa Langley . De acordo com o site da NASA:

Durante o final da década de 1920 e início da década de 1930, o NACA desenvolveu uma série de aerofólios exaustivamente testados e concebeu uma designação numérica para cada aerofólio - um número de quatro dígitos que representava as propriedades geométricas críticas da seção do aerofólio. Em 1929, Langley desenvolveu este sistema a ponto de o sistema de numeração ser complementado por uma seção transversal do aerofólio e o catálogo completo de 78 aerofólios apareceu no relatório anual do NACA de 1933. Os engenheiros puderam ver rapidamente as peculiaridades de cada formato de aerofólio , e o designador numérico ("NACA 2415", por exemplo) linhas de curvatura especificadas, espessura máxima e características especiais do nariz. Essas figuras e formas transmitiam o tipo de informação aos engenheiros que lhes permitia selecionar aerofólios específicos para as características de desempenho desejadas de aeronaves específicas.

Série de quatro dígitos

As seções de asa de quatro dígitos do NACA definem o perfil por:

  1. Primeiro dígito que descreve a curvatura máxima como porcentagem do acorde .
  2. Segundo dígito que descreve a distância da curvatura máxima da borda de ataque do aerofólio em décimos do acorde.
  3. Últimos dois dígitos que descrevem a espessura máxima do aerofólio como porcentagem da corda.

Por exemplo, o aerofólio NACA 2412 tem uma curvatura máxima de 2% localizada a 40% (0,4 cordas) da borda de ataque com uma espessura máxima de 12% da corda.

O aerofólio NACA 0015 é simétrico, o 00 indica que não possui curvatura. O 15 indica que o aerofólio tem uma relação entre espessura de 15% e comprimento da corda: é 15% tão espesso quanto longo.

Equação para um aerofólio NACA simétrico de 4 dígitos

Gráfico de uma folha NACA 0015 gerada a partir da fórmula

A fórmula para a forma de uma folha NACA 00xx, com "xx" sendo substituído pela porcentagem de espessura para acorde, é

Onde:

x é a posição ao longo do acorde de 0 a 1,00 (0 a 100%),
é a meia espessura em um determinado valor de x (linha de centro para a superfície),
t é a espessura máxima como uma fração do acorde (então t fornece os dois últimos dígitos na denominação de 4 dígitos NACA dividido por 100).

Observe que nesta equação, em x = 1 (a borda de fuga do aerofólio), a espessura não é exatamente zero. Se uma borda posterior de espessura zero for necessária, por exemplo, para trabalho computacional, um dos coeficientes deve ser modificado de forma que somam zero. A modificação do último coeficiente (ou seja, para -0,1036) resultará na menor alteração na forma geral do aerofólio. A borda de ataque se aproxima de um cilindro com um raio normalizado de corda de

Agora, as coordenadas da superfície superior do aerofólio e da superfície inferior do aerofólio são

Por padrão, os aerofólios simétricos da série de 4 dígitos têm espessura máxima a 30% da corda a partir da borda de ataque.

Equação para um aerofólio NACA curvado de 4 dígitos

Gráfico de uma folha NACA 2412. A linha de curvatura é mostrada em vermelho e a espessura - ou o aerofólio simétrico 0012 - é mostrado em roxo.

As folhas assimétricas mais simples são as folhas da série NACA de 4 dígitos, que usam a mesma fórmula usada para gerar as folhas simétricas 00xx, mas com a linha de curvatura média. A fórmula usada para calcular a linha de curvatura média é

Onde

m é a curvatura máxima (100 m é o primeiro dos quatro dígitos),
p é a localização da curvatura máxima (10 p é o segundo dígito na descrição NACA xxxx).

Por exemplo, um aerofólio NACA 2412 usa uma curvatura de 2% (primeiro dígito) 40% (segundo dígito) ao longo da corda de um aerofólio simétrico 0012 com uma espessura de 12% (dígitos 3 e 4) da corda.

Para este aerofólio curvado, porque a espessura precisa ser aplicada perpendicularmente à linha de curvatura, as coordenadas e , respectivamente, da superfície superior e inferior do aerofólio, tornam-se

Onde

Série de cinco dígitos

A série NACA de cinco dígitos descreve formas de aerofólio mais complexas. Seu formato é LPSTT, onde:

  • L: um único dígito que representa o coeficiente de elevação ideal teórico no ângulo de ataque ideal C LI = 0,15 L (isso não é o mesmo que o coeficiente de elevação C L ),
  • P: um único dígito para a coordenada x do ponto de curvatura máxima (curvatura máx. Em x = 0,05 P),
  • S: um único dígito que indica se a curvatura é simples (S = 0) ou reflexa (S = 1),
  • TT: a espessura máxima em porcentagem da corda, como em um código de aerofólio NACA de quatro dígitos.

Por exemplo, o perfil NACA 23112 descreve um aerofólio com coeficiente de elevação de projeto de 0,3 (0,15 × 2), o ponto de curvatura máxima localizado na corda de 15% (5 × 3), curvatura reflexa (1) e espessura máxima de 12% do comprimento da corda (12).

A linha de curvatura é definida em duas seções:

onde a localização do acorde e a ordenada foram normalizadas pelo acorde. A constante é escolhida de forma que a curvatura máxima ocorra em ; por exemplo, para a linha de curvatura 230 e . Finalmente, a constante é determinada para fornecer o coeficiente de sustentação desejado. Para um perfil de 230 linhas de curvatura (os primeiros 3 números na série de 5 dígitos), é usado.

Linhas de curvatura não reflexas de 3 dígitos

As linhas de curvatura de 3 dígitos fornecem uma localização muito avançada para a curvatura máxima.

A linha de curvatura é definida como

A tabela a seguir apresenta os vários coeficientes de perfil da linha de curvatura:

Perfil de camber-line
210 0,05 0,0580 361,40
220 0,10 0,126 51.640
230 0,15 0,2025 15.957
240 0,20 0,290 6,643
250 0,25 0,391 3.230

Linhas de curvatura de 3 dígitos refletidas

Linhas de curvatura, como 231, fazem com que a curvatura da borda posterior negativa do perfil da série 230 seja curvada positivamente. Isso resulta em um momento de pitch teórico de 0.

A partir de

A partir de

A tabela a seguir apresenta os vários coeficientes de perfil da linha de curvatura:

Perfil de camber-line
221 0,10 0,130 51,990 0,000764
231 0,15 0,217 15,793 0,00677
241 0,20 0,318 6,520 0,0303
251 0,25 0,441 3.191 0,1355

Modificações

Os aerofólios das séries de quatro e cinco dígitos podem ser modificados com um código de dois dígitos precedido por um hífen na seguinte sequência:

  1. Um dígito que descreve o arredondamento da borda de ataque, com 0 sendo agudo, 6 sendo o mesmo que o aerofólio original e valores maiores indicando uma borda de ataque mais arredondada.
  2. Um dígito que descreve a distância de espessura máxima da borda de ataque em décimos da corda.

Por exemplo, o NACA 1234-05 é um aerofólio NACA 1234 com uma borda de ataque afiada e espessura máxima de 50% da corda (0,5 cordas) a partir da borda de ataque.

Além disso, para uma descrição mais precisa do aerofólio, todos os números podem ser apresentados como decimais.

1 série

Uma nova abordagem para o projeto do aerofólio foi pioneira na década de 1930, em que o formato do aerofólio foi matematicamente derivado das características de sustentação desejadas. Antes disso, os formatos dos aerofólios foram criados e, em seguida, tiveram suas características medidas em um túnel de vento . Os aerofólios da série 1 são descritos por cinco dígitos na seguinte sequência:

  1. O número "1" indicando a série.
  2. Um dígito que descreve a distância da área de pressão mínima em décimos de corda.
  3. Um hífen.
  4. Um dígito que descreve o coeficiente de sustentação em décimos.
  5. Dois dígitos que descrevem a espessura máxima em porcentagem da corda.

Por exemplo, o aerofólio NACA 16-123 tem pressão mínima de 60% da corda traseira com um coeficiente de sustentação de 0,1 e espessura máxima de 23% da corda.

6 séries

Uma melhoria em relação aos aerofólios da série 1 com ênfase na maximização do fluxo laminar . O aerofólio é descrito usando seis dígitos na seguinte sequência:

  1. O número "6" indicando a série.
  2. Um dígito que descreve a distância da área de pressão mínima em décimos do acorde.
  3. O dígito subscrito fornece a faixa do coeficiente de sustentação em décimos acima e abaixo do coeficiente de sustentação do projeto em que existem gradientes de pressão favoráveis ​​em ambas as superfícies.
  4. Um hífen.
  5. Um dígito que descreve o coeficiente de sustentação do projeto em décimos.
  6. Dois dígitos que descrevem a espessura máxima como porcentagem da corda.
  7. "a =" seguido por um número decimal que descreve a fração da corda sobre a qual o fluxo laminar é mantido. a = 1 é o padrão se nenhum valor for fornecido.


Por exemplo, o NACA 61 2 -315 a = 0,5 tem a área de pressão mínima de 10% da corda traseira, mantém baixo arrasto 0,2 acima e abaixo do coeficiente de sustentação de 0,3, tem uma espessura máxima de 15% da corda, e mantém o fluxo laminar acima de 50% da corda.

7 séries

Avanço adicional na maximização do fluxo laminar obtido pela identificação separada das zonas de baixa pressão nas superfícies superior e inferior do aerofólio. O aerofólio é descrito por sete dígitos na seguinte sequência:

  1. O número "7" indicando a série.
  2. Um dígito que descreve a distância da área de pressão mínima na superfície superior em décimos da corda.
  3. Um dígito que descreve a distância da área de pressão mínima na superfície inferior em décimos da corda.
  4. Uma carta referindo-se a um perfil padrão da série NACA anterior.
  5. Um dígito que descreve o coeficiente de sustentação em décimos.
  6. Dois dígitos que descrevem a espessura máxima como porcentagem da corda.

Por exemplo, o NACA 712A315 tem a área de pressão mínima de 10% da corda traseira na superfície superior e 20% da corda traseira na superfície inferior, usa o perfil "A" padrão, tem um coeficiente de elevação de 0,3, e tem uma espessura máxima de 15% do acorde.

8 séries

Aerofólios supercríticos projetados para maximizar de forma independente o fluxo laminar acima e abaixo da asa. A numeração é idêntica aos aerofólios da série 7, exceto que a sequência começa com um "8" para identificar a série.

Veja também

Referências

links externos