升 力
1、升力的產(chǎn)生
機翼升力的產(chǎn)生
從空氣流過機翼的流線譜可以看出:相對氣流流過機翼時,分成上下兩股,分別沿機翼上表面流過,而在機翼的后緣重新匯合向后流去。因機翼表面突起的影響,上表面流線密集,流管細(xì),其氣流流速快、壓力??;而下表面流線較稀疏,流管粗, 其氣流流速慢,壓力較大。因此,產(chǎn)生了上下壓力差。這個壓力差就是空氣動力(R),它垂直流速方向的分力就是升力(Y)。升力維持飛機在空中飛行。
機翼升力的著力點,即升力作用線與翼弦的交點叫壓力中心。
2、機翼表面的壓力分布
用向量法表示機翼壓力分布
機翼表面上各點的壓力大小,用箭頭長短表示,凡是箭頭方向朝外,表示比大氣壓力低的吸力(負(fù)壓力);凡是箭頭方向指向機翼表面的,表示比大氣壓力高的正壓。從圖可以看出,由于機翼上表面的壓力所形成的升力在總升力中占60-80%,而下表面的壓力所形成的升力,只占總升力的20-40%。所以不能認(rèn)為:飛機被支托在空中,主要是空氣從機翼下面沖擊機翼的結(jié)果。
阻力的產(chǎn)生
空氣動力沿氣流方向的分力阻礙飛機在空氣中前進的力稱為阻力,機翼的阻力包括壓差阻力、摩擦阻力和誘導(dǎo)阻力。
1.壓差阻力
相對氣流流過機翼時,機翼前緣的氣流受阻,流速減慢,壓力增大;而機翼后緣氣流分離,形成渦流區(qū),壓力減小。這樣,機翼前后產(chǎn)生壓力差形成阻力。這個阻力稱為 壓差阻力。
這點可以作如下理解:高速行駛的汽車后面時常揚起塵土,就是由于車后渦流區(qū)的空氣壓力小,吸起灰塵的緣故。
2.摩擦阻力
在飛行中,空氣貼著飛機表面流過,由于空氣具有粘性,與飛機表面發(fā)生摩擦,產(chǎn) 生了阻止飛機前進的摩擦阻力。
3.誘導(dǎo)阻力
伴隨升力的產(chǎn)生而產(chǎn)生的阻力稱為誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力主要來自機翼。當(dāng)機翼產(chǎn)生升力時,下表面的壓力比上表面的壓力大,下表面的空氣會繞過翼尖向上表面流去,使翼尖氣流發(fā)生扭轉(zhuǎn)而形成翼尖渦流。翼尖氣流扭轉(zhuǎn),產(chǎn)生下洗速度,氣流方向向下傾斜,形成洗流升力亦隨之向后傾斜。
日常生活中,我們有時可以看到,飛行中的飛機翼尖處拖著兩條白霧狀的渦流索。這是因為旋轉(zhuǎn)著的翼尖渦流內(nèi)壓力很低,空氣中的水蒸汽因膨脹冷卻,凝結(jié)成水珠,顯示出了翼尖渦流的軌跡。
4.干擾阻力
飛機飛行中各部分氣流互相干擾所引起的阻力稱之為干擾阻力。
影響升,阻力的因素
1.機翼迎角的影響
(1)在一定范圍內(nèi),機翼迎角增加,升力則增大。因為機翼迎角增加后,機翼上表面氣流的流線更加密集,流速更塊,壓力更小(吸力更大),壓差更大。
(2)機翼迎角增加,阻力隨之增大。因為隨著機翼迎角的增加,機翼后部的渦流區(qū)也不斷擴大,壓力減??;而機翼前部氣流壓力增大,前后壓力差(阻力)增大。機翼升力增加誘導(dǎo)阻力頁隨之增加。
2.速度的影響
相對氣流的速度越大,升力和阻力就越大。實驗證明:升力和阻力與速度的平方成正比。
(1)根據(jù)柏努利定理,機翼上表面的相對氣流流速越快,靜壓越小,上下壓力差則越大,升力就越大。
(2)氣流流速越快,機翼前部的氣流動壓越大,受檔后轉(zhuǎn)換成的靜壓也就越大,前后壓力差也越大。壓差阻力越大.另外由于相對速度大摩擦阻力也隨之增大。
3.空氣密度的影響
空氣密度越大,升力和阻力越大。升力、阻力的大小與空氣密度成正比。根據(jù)動壓公式(g=1/2ρv,2),空氣密度增大后,氣流流過機翼時的動壓變化大。所以機翼上下的壓力差和機翼前后的壓力差變化也大。
4.機翼的影響
(1)面積:升力和阻力與面積成正比。
(2) 平面形狀:機翼產(chǎn)生升力后出現(xiàn)渦流,使上翼面壓強增加,下翼面壓強減小,機翼升力受到損失,并產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力。當(dāng)機翼平面形狀接近橢圓形時,升力損失最小,誘導(dǎo)阻力也較小,平面形狀為矩形的機翼升力損失較大,誘導(dǎo)阻力也較大。而梯形機翼居 兩者之間,因此橢圓形機翼空氣動力性能最好。
(3)展弦比:展弦比越大渦流影響所占的比例越小,升力損失和誘導(dǎo)阻力也越小。
5.翼型的影響
相對厚度:
翼型的最大厚度(c)占翼弦(b)的百分比,稱作相對厚度(C-),表示翼型的厚薄程度。
公式:s-=c/b×100%
中弧線彎度:翼型中線與冀弦之間的最大距離(f)占翼弦(b)的百分比,叫做中弧 線相對彎度(f-),表示翼型的彎曲程度。
公式:f-=f/b×100%
在一定范圍內(nèi),翼型的相對厚度、中弧線彎度越大,機翼上表面的流線越密,流速越快,壓力越小,因而上下壓力差越大,升力也越大,阻力也隨之增大。
6.表面質(zhì)量的影響
飛機表面越光滑,摩擦阻力越??;表面越粗糙,摩擦阻力則越大。
飛機各部外形的流線型越好,則阻力越小。