对于任何在流体中移动的物体，当流体绕其流动时，都会对物体施加力。流体可以是水，甚至是我们周围的空气。当物体被专门设计用来最大化流体可以施加的力时，你可以将这些设计称为翼型。更常见的名称是机翼。机翼或翼型的形状决定了当它在流体或空气中移动时对其施加的力。这些力还取决于在流体中的运动速度和绕翼型的流动方向。

考虑到所有这些参数，你如何设计翼型？你如何针对特定用途优化翼型？你需要某种方法来分析所有这些信息——具体来说，你需要能够运行数字并进行计算的软件。有一些非常复杂的软件可以抽象地分析流体动力学问题。但是，对于翼型，你可以将问题限制在一定程度上，从而大大简化方程。

可用于进行此类计算的软件包之一是 XFLR5。XFLR5 最初是更早的 xfoils 程序的 fork，但它已经扩展了额外的功能。

在基于 Debian 的发行版上，可以使用以下命令进行安装

sudo apt-get install xflr5

该命令也应该安装 XFLR5 文档包。

当你第一次启动 XFLR5 时，它不是很花哨。事实上，在我的系统上，我最终得到一个纯黑色的窗口。

虽然你可以从头开始设计自己的翼型，但这样做可能相当繁琐。从预先设计的翼型开始并进行修改要容易得多。一个好的翼型设计数据库位于 UIUC 翼型坐标数据库，其中包含近 1,600 个翼型。该数据库包含 DAT 文件，其中包含你在 XFLR5 中需要使用的信息。他们还有 GIF 文件，允许你在下载 DAT 文件之前查看翼型的外观。一旦你选择了一个，下载相关的 DAT 文件，并通过点击菜单项 文件→打开 在 XFLR5 中打开它。

图 1. 打开 DAT 文件加载数据并切换到极坐标视图。

你可以通过点击菜单项 视图→OpPoint 视图 或按 F5 键将视图更改为 OpPoint 视图。

图 2. OpPoint 视图为你提供翼型的传统横截面视图。

在窗口底部，你可以看到翼型的特性，例如厚度。假设你需要做的第一个设计更改是生成一个更薄的翼型。你可以通过点击菜单项 设计→缩放弯度和厚度 或按 F9 键来完成此操作。这将弹出一个新窗口，你可以在其中更改这些特性。

图 3. 一个新窗口让你更改翼型的厚度和弯度。

当你进行更改并点击“确定”时，XFLR5 会询问你是要覆盖当前的翼型还是要创建一个新的翼型。如果你选择创建一个新的翼型，你将能够使用窗口顶部的下拉菜单在各种已加载的翼型之间切换。

现在，让我们生成极坐标图来对你创建的这个新翼型进行一些分析。最简单的方法是点击菜单项 分析→批量分析。如果你有使用多核或多 CPU 的机器，你可以选择 多线程批量分析 菜单项来更快地完成。这将弹出一个新窗口，你可以在其中选择要进行分析的雷诺数范围，以及每个雷诺数要使用的步长。

你还可以选择仅对当前翼型执行此操作，或者对翼型列表执行分析。一旦你设置了所有参数，你可以点击窗口底部的“分析”按钮。对于每个步骤，你将在右上方面板中看到一个输出消息，告诉你收敛所需的迭代次数，在左下方面板中，你将看到每个步骤的每次迭代的实际绘制值。一旦完成，你可以关闭此分析窗口并返回主窗口。极坐标视图将自动打开，显示所有极坐标图。你可以通过点击菜单项 极坐标图→极坐标图表，然后选择你要查看的图表来选择单个感兴趣的极坐标图。

图 4. 这里有几个极坐标图表显示你的分析结果。

现在你已经计算出了翼型及其极坐标图，你可以继续进行三维分析并查看完整的机翼设计。点击菜单项 文件→机翼和飞机设计 将弹出一个新视图，你可以在其中设计一个新的完整机翼。在这个新视图中，你需要点击菜单项 机翼-飞机→定义新机翼 以打开一个新窗口来创建你的新机翼。

图 5. 一旦你分析了你的翼型，你就可以开始设计一个完整的机翼。

你可以给它一个名称和描述，并设置各种特性。你还可以选择机翼的各个部分，并使用你在前面步骤中设计的翼型来提供沿其长度方向的机翼横截面。一旦你满意，你可以点击“保存并关闭”按钮，并在主窗口中看到你的新机翼显示出来。

你现在需要测试你的机翼，并分析当它开始在空气中移动时它的表现。点击菜单项 分析→分析定义 将弹出一个参数窗口，你可以在其中设置你的分析的详细信息。

图 6. 你可以对整个机翼作为一个整体进行分析。

一旦一切都设置好，点击“确定”按钮返回主窗口。根据你想要做的事情，你可能需要通过点击菜单项 分析→高级设置 来设置一些高级设置。在这里，你可以更改诸如最大迭代次数、relaxation factor 或 panel boundary conditions 之类的项目。

最后一步是在右侧面板的分析设置部分下设置顺序步骤的数量。点击右侧面板中的“分析”按钮开始整个过程。

你还可以设计整个飞机，它由一个或多个机翼以及尾翼和鳍片组成。你可以通过点击菜单项 机翼-飞机→定义新飞机 来做到这一点。在 XFLR5 的这一部分中，你可以定义你的整个飞机，并查看它作为一个完整物体的行为。

有了 XFLR5，你现在可以设计你自己的飞机机翼了。这个工具应该对任何人都有帮助，但尤其对那些设计自己的遥控飞机的爱好者。成本不再是让你天马行空的创造力受到限制的障碍。你可能会想出一个全新的、很棒的机翼设计。

你可以在 XFLR5 主网站上找到更多文档，这些文档可以帮助你进行更复杂的分析。然而，其中一些是基于旧版本编写的，因此 XFLR5 中某些功能的位置已经移动，你可能需要做一些调查工作来弄清楚如何执行类似的任务。但是，这绝对值得付出少量的工作。