气动中心

力学术语

在一定雷诺数下，当翼型迎角改变时，翼型所受到的空气动力对于此点的合力矩不变，那么这一点就称为该翼型在当前雷诺数下的气动中心（aerodynamic center），又称作焦点。

多数传统翼型的气动中心位于0.23至0.24弦长处，层流翼型气动中心在0.26~0.27倍的弦长处。^[1]

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翼型表面的力：翼型在流场中所受的力是作用在上下翼面的分布力的合力，分布力有两种：一种是法向力，即压力；另一种是切向力，即摩擦力。但在理论计算中由于切向的摩擦力微乎其微，所以一般忽略不计。同时，定义和远前方来流相垂直的合力为升力L，与远前方来流方向一致的合力为阻力D

俯仰力矩：由理论力学可知，平面力系可以合成到作用在某个指定点上的一个力和一个力矩，所以沿翼面分布的法向力（压力）也可以合成为一个力和一个力矩，这个力矩命名为俯仰力矩。

在一定的雷诺数下，不论迎角是多少，每次都将力系合成到一个特殊的点，使得这一点的俯仰力矩都一样大，那么这个点就叫做气动中心点，又称作焦点。^[1]

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关于气动中心的概念有两个重点：

1.
气动中心与压力中心不同：压力中心是力系合成到一个特殊点时，使得这个点的合力矩为0的点，压力中心在气动中心的后面；而气动中心是使得合力矩不变的点。压力中心的位置随着迎角的改变而改变，当迎角增大，升力增大，压力中心前移，这同时使得压力中心与气动中心的距离缩短，增大的升力与缩短力臂乘积刚好是不变的力矩，这也正是气动中心的定义所要求的。
2.
不同雷诺数、不同翼型气动中心位置不一样：翼型准确的气动中心位置主要是通过实验测得的，在一些比较全的翼型书中会标有“a.c.position”的字样，同时在下面列举了不同雷诺数所对应的气动中心位置。这些气动中心的位置在不同雷诺数下各不相同，且在垂直弦长方向上并不为0，但在一般的叶片设计、气动模拟计算中，对应雷诺数和翼型的气动中心位置数据不一定能找到，所以将气动中心位置取为弦长1/4处是可以接受的。^[2]