飞机升力与失速基本知识
对于升力系数有一个非常明确的极限值。如果迎角太大或是弯度增加太多的话,流线就会被破坏并且流动从机翼上分离。分离剧烈地改变了上下表面的压力差,升力被大幅度降低,机翼处于失速状态。那么,下面是小编为大家整理的飞机升力与失速基本知识,欢迎大家阅读浏览。
升力的来源
在机翼上,压力最高的点也就是所谓的驻点,在驻点处是空气与前缘相遇的地方。空气相对于机翼的速度减小到零,由伯努利定理知道这是压力最大的点。上翼面和下翼面的空气必须从这个点由静止加速离开。在一个迎角为零、完全对称的机翼上,从驻点开始,流经上下边面的气流速度是相同的,所以上下边面的压力变化也是完全相同的。这和在狭长截面的文氏管中的流动是相似的,在流速达到最大的点,其压力达到最低。在这个最低压力点之后,两个表面的流速同时降低。空气最终必定要回到主来流当中,压力也恢复正常。由于上下表面的速度和压力特性是相同的,所以这种状态的机翼不会产生升力。
如果对称机翼相对来流旋转了一个迎角,驻点就会稍稍向前缘的下表面移动,并且流经上下表面的空气流动情况也发生了改变,流经上表面的空气被迫夺走了一段距离,在上下表面,空气仍然有一个从驻点加速离开的过程,但是下表面的最高速度要小于表面的最高速度。
在某些集合迎角为父的位置上,上下表面的平均压力是可能相等的,因此有弯度翼型存在一个零升迎角,这是翼型的气动力零点。尽管在这个迎角下没有产生升力,但由于翼型弯度的.存在,上下面的流动特征是不一样的。因此,尽管上下表面没有平均压力差,在翼表面上却会产生不平衡并导致俯仰力矩的产生,这个力矩在飞行器配平中非常重要。
升力系数有一个非常明确的极限值。如果迎角太大或是弯度增加太多的话,流线就会被破坏并且流动从机翼上分离。分离剧烈地改变了上下表面的压力差,升力被大幅度降低,机翼处于失速状态。
气流分离在小范围内是一种普遍现象。。在上表面,流动可能在后缘前某个地方就分离了,气流在上下表面都可能分离,但是有可能再附着。这就是所谓的“气泡分离”
阻力和升阻比
翼型阻力
形状阻力(型阻)或压差阻力是由于气流的经过,物体周围压力分布不同而造成的阻力,而蒙皮摩擦阻力或粘性阻力是由于空气和飞行器表面接触产生的。将这些阻力分类是非常有用的,这些阻力很很显然是同时产生的。
蒙皮摩阻和行阻之间的关系非常密切:一个会影响另外一个。举例来说,蒙皮摩阻很大程度上是由气流的速度决定的,而流向后方的流体的速度是由物体的外形来决定的。因此,特别是在考虑翼型时,型阻和摩阻通常放到一起考虑并用一个新的名词重新命名——翼型阻力,经常也称型面阻力。与诱导阻力相比,蒙皮摩阻和行阻都直接与速度的平方成正比。所以,当速度增加而诱导阻力减少时,型阻和蒙皮摩擦增加,反之亦然。
涡阻力
诱导阻力现在更多地被称为涡诱导阻力,简称涡阻力或涡阻。因为它是与从机翼翼尖或者任意表面拖出的涡联系在一起的,而这些涡产生了升力。涡的出现是直接跟升力联系在一起的:给定机翼的升力系数越高,涡的影响也越明显。
总阻力
飞行器在每个速度下的总阻力由总的涡阻力和所有其他的阻力组成。在涡阻力等于其他阻力和的地方,阻力达到最小值。由于在给定飞行器质量的水平飞行中,升力是个常数,在曲线上最小阻力点处就是飞行器的最大升阻比出现的位置。一个滑翔机的极曲线的形状与这条曲线密切相关,比如,用下沉速度比平飞速度而不是用总阻力系数比总升力系数。
失速
只要机翼产生的升力足够抵消飞行器的总载荷,飞行就会一直飞行。当升力急剧下降时,飞机就失速。
记住,每次失速的直接原因是迎角过大。有很多飞行机动会增加飞机的迎角,但是直到迎角过大之前飞机不会失速。
在三种情况下会超过临界迎角:低速飞行、高速飞行和转弯飞行。
飞机在平直飞行时如果飞得太慢也会失速。空速降低时,必须增加迎角来获得维持高速所需要的升力。空速越低,必须增加更大的迎角。最终,达到一个迎角,它会导致机翼不能产生足够的升力维持飞机,飞机开始下降。如果空速进一步降低,飞行就会失速,由于迎角已经超出临界迎角,机翼上的气流被打乱了(变成了紊流)。
高速飞行中的失速
展弦比
展弦比,为飞机空气动力学的专有名词,是翼展长度与平均气动弦长的壁纸。无人机在设计时需要根据任务需求选择展弦比。
地面效应
地面效应也称为翼地效应或翼面效应,是一种使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应。
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