XC9572XL10VQ64诱导阻力的产生原理,量L外,还会沿来流方向产生一个分量D,这个向后作用阻碍飞机飞行的力叫做诱导阻力(见图2-25)。如果上下翼面没有压力差,就不会产生升力,也就没有诱导阻力产生。上下翼面压力差越大,升力越大,诱导阻力也就越大。

减小诱导阻力的措施,采用诱导阻力较小的机翼平面形状,椭圆平面形状的机翼诱导阻力最小,其次是梯形机翼,矩形机翼的诱导阻力最大。同时,加大机翼的展弦比也可以减小诱导阻力。无论是椭圆形机翼还是大展弦比机翼,都使机翼翼梢部位的面积在机翼总面积中所占比例下降,从而减小诱导阻力。

在得到相同升力的情况下,飞机飞行速度越小,所需要的迎角越大,迎角的增加会使上下翼面气流的流速相差较大,压力差加大,翼梢旋涡随之加强,诱导阻力也就增加了。所以低速飞机大多采用大展弦比的机翼来减小诱导阻力。

在机翼安装翼梢小翼,在机翼翼梢部位安装翼梢小翼或副油箱等外挂物都可以阻止气流由下翼面向上翼面的流动,从而减弱翼梢旋涡,减小诱导阻力。翼梢小翼在减小诱导阻力,节省燃油,加大航程方面有着明显的作用。

低速飞行时飞机的阻力由摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力组成,总阻力应是诱导阻力和废阻力之和,见图2-26中的总阻力曲线。这四种阻力对飞行总阻力的贡献随着飞行速度和迎角的不同而变化。

                         图2-26 总阻力曲线

低速飞行时,为了得到足够的升力,飞机要以较大的迎角飞行。这样,机翼上下

表面的压力差较大,形成了较强的翼梢旋涡,诱导阻力较大。飞行速度较高时,飞机以较小的迎角飞行,机翼上下表面的压力差减小,形成了较弱的翼梢旋涡,诱导阻力也随之减小。所以,诱导阻力是随着飞行速度的提高而逐渐减小,如图2-26中的诱导阻力曲线所示。废阻力是由于空气的粘性而产生的阻力,飞行速度越高,机体表面对气流产生的阻滞力越大,废阻力也就越大。所以,废阻力是随着速度的增加而增大,如图2-26中的废阻力曲线所示。这样,飞行速度较低时,诱导阻力大于废阻力,在总阻力中占主导地位;随着飞行速度的提高,诱导阻力逐渐减小而废阻力逐渐增大,诱导阻力的作用逐渐减弱,废阻力逐渐占了主导地位。飞机飞行的总阻力等于诱导阻力和废阻力之和,随速度的变化情况如图2-26中的总阻力曲线所示。在诱导阻力曲线和废阻力曲线相交点总阻力最小,此时的飞行速度称为有利飞行速度。

随着迎角的变化,废阻力中的摩擦阻力和压差阻力所起的作用也不相同。小迎角飞行时,附面层的分离点靠后,机翼后缘的涡流区很小,压差阻力较小,主要的废阻力是附面层里的摩擦阻力。随着迎角的增大,附面层的分离点逐渐前移,涡流区逐渐扩大,压差阻力逐渐在废阻力中占了主导地位。

升力和阻力

1.升力公式、阻力公式

飞机的升力公式可以表示为:

                  L=CL・1/2PU2・S                (2-5)

飞机的阻力公式可以表示为:

                    D=CD・1/2PU2・S                   (2-6)

式中:CL、CD――升力系数、阻力系数;

1/2PU2一飞机的飞行动压;

S――机翼的面积。

影响升力和阻力的因素,(1)空气密度、飞行速度和机翼面积

由式(2-5)和(2-6)可知,飞机的升力和阻力都与空气的密度成正比,与飞机飞行速度的平方成正比,与机翼的面积成正比.

海拨高度的增加和气温升高都会使空气密度减小,所以火热的天气在海拨较高的机场起飞时,由于空气密度小,要达到起飞所需要的升力,就必须加大飞机起飞的离地速度,而空气密度小,又使发动机的性能降低,飞机加速困难。这就影响了一些飞机在高温高原机场的使用。

在其他条件不变的情况下,飞机飞行的高度越高,空气的密度越小,飞机的升力就越小。为得到飞行所需要的升力,必须提高飞机的飞行速度。所以只有高速飞机才适合在高空进行巡航飞行。

加大机翼的面积可以增加升力,同时也会增加阻力。早期的飞机飞行速度很低,为了获得飞行所需升力,往往加大机翼的面积,甚至采用双翼机。随着飞机飞行速度的提高,获得飞行所需升力已不成问题,主要的矛盾又转化为如何减小阻力提高飞行速度,所以,随着飞机飞行速度的提高,飞机机翼的面积逐渐减小。超音速飞机的机翼面积就很小了。

升力系数和阻力系数,由式(2-5)和(2-6)可知,飞机的升力与升力系数成正比,飞机的阻力与阻力系数成正比。升力系数和阻力系数都是无量纲参数,在飞行马赫数小于一定值时,它们只与机翼的形状(机翼翼型、机翼平面形状)和迎角的大小有关,所以,这两个系数综合反映了机翼形状、迎角对飞机升力和阻力的影响。

机翼翼型对机翼升力系数和阻力系数的影响:相对厚度较大,最太厚度位置靠前的翼型可以使流过上翼面的气流迅速加速,压力下降,产生较大的气动吸力,因此可以得到较大的升力系数。加大翼型的弯度,适当地将最大弯度位置前移,同样可以提高最大升力系数。低速飞机机翼多采用这样的翼型。但增加翼型厚度和弯度也会使阻力系数加大,从而增加飞机的飞行阻力。所以高速飞机都采用相对厚度较小,最大厚度位置靠后的薄翼型,或相对弯度为零的对称薄翼型。至于迎角对升力系数、阻力系数的影响我们将在下面讲述。

升力系数曲线、阻力系数曲线和升阻比曲线、极曲线,升阻比和升力系数、阻力系数一样都是无量纲参数,在飞行马赫数小于一定值时,只与机翼的形状(机翼翼型、机翼平面形状)和迎角的大小有关。当迎角改变时,气流在机翼表面的流动情况和机翼表面的压力分布(见图2-16)都会随之发生变化,结果导致了机翼升力和阻力的变化,压力中心位置的前后移动。

升力系数εL随迎角的变化,从图2-夕中升力系数曲线CL的变化情况可以看到,在迎角小于一定值时(小于最大升力系数对应的迎角,α(αmax),升力系数与迎角近似成线性关系,随着迎角的增加而增加,由负值增大到零到正值再到最大值qmax,然后又转折开始下降。升力系数曲线的斜率CLα=Δ仇/Δα表示了升力系数CL随着迎角α变化的快慢。升力系数为零时,机翼的升力为零,对应的迎角叫做零升力迎角(αo) (见图2-27)。对于大多数民用运输机机翼采用的具有一定弯度的非对称翼型,零升力迎角是一个较小的负值(见图2-28(d));对于对称翼型,零升力迎角为零(见图2-28(e))。迎角小于零升力迎角时(α(αo),升力系数为负值,飞机的升力方向指向机翼下表面(见图2-28(b));