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作用在飞机上的空气动力 升力 — 更大的重量 阻力 — 更小发动机功率 迎角 升力 不同迎角对应的压力分布 失速 通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图1、图2)。但是，当迎角增大到某一值时，则会出现相反的情况，即迎角增加升力反而急剧下降。这个迎角就称为临界迎角。 当机翼迎角超过临界点时，流经上翼面的气流会出现严重分离，形成大量涡流，升力大幅下降，阻力急剧增加。飞机减速并抖动，各操纵面传到杆、舵上的外力变轻，随后飞机下坠，机头下俯，这种现象称为失速。 视频演示 空气动力系数 无因次量 升力特性曲线 Cy-α曲线的特点 Cy=0 的迎角(用α0表示)一般为负值(0o~4o)； Cy-α 曲线在一个较大的范围内是直线段； Cy有一个最大值Cy max，而在接近最大值Cy max前曲线上升的趋势就已减缓。 弯度和迎角的作用 改变后缘弯度的作用 增升装置 简单襟翼 富勒襟翼 Boeing 727 三缝襟翼 F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼 前缘缝翼 缝翼和襟翼对升力系数的影响 力矩特性及焦点 阻力 摩擦阻力 压差阻力 干扰阻力 阻力1：摩擦阻力 由空气的粘性造成 附面层 ( 层流附面层 紊流附面层 ) 层流流动，摩擦阻力小；紊流流动，摩擦阻力大的多 - 尽量使物体表面的流动保持层流状态 阻力2：压差阻力 运动着的物体前后所形成的压强差所产生的 同物体的迎风面积、形状和在气流中的位置都有很大的关系 迎面阻力 摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”一个物体究竟哪种阻力占主要部分，主要取决于物体的形状 流线体，迎面阻力中主要是摩擦阻力 远离流线体的式样，压差阻力占主要部分，摩擦阻力则居次要位置，且总的迎面阻力也较大 机翼的三元效应 阻力3：诱导阻力 阻力4：干扰阻力 气流流过翼-身连接处，由于部件形状的关系，形成了一个气流的通道。B处高压区形成气流阻塞，使气流开始分离，产生旋涡，能量消耗 和飞机不同部件之间的相对位置有关 阻力5：激波阻力 属于压差阻力 激波 波阻 John Gay拍摄 1999年7月7日 F/A 18-C Hornet 在航母附近低高度（75英尺）超音速飞行的场面 正激波和斜激波 临界马赫数 上翼面?流管收缩?局部流速加快，大于远前方来流速度 局部流速的加快 ? 局部温度降低 ?局部音速下降 当翼型上最大速度点的速度增加到等于当地音速时，远前方来流速度v∞就叫做此翼型的临界速度（对应临界马赫数） 局部激波 阻力 能量的观点 空气通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了转化--由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的阻力。这一阻力由于随激波的形成而来，所以就叫做波阻 激波前后气流物理参数的变化 机翼上压强分布的观点 亚音速，最大稀薄度靠前，压强分布沿着与飞行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力不是很大。 超音速情况下，最大稀薄度向后远远地移动到尾部，而且向后倾斜得很厉害，同时它的绝对值也有增加。因此，如果再考虑机翼头部压强的升高，那么压强分布沿与飞行相反方向的合力，急剧增大，使得整个机翼的总阻力相应有很大的增加。这附加部分的阻力就是波阻。 Ma=1 正激波 Ma1 钝头：正激波 尖头：斜激波 正激波的波阻大，空气被压缩很厉害，激波后的空气压强、温度和密度急剧上升，气流通过时，空气微团受到的阻滞强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大。 斜激波波阻较小，倾斜的越厉害，波阻就越小。 * * 问题：如何增大升力、减小阻力 相对气流方向与翼弦之间的夹角 Angle of Attack (AoA) 不同于飞机的姿态 气流→翼型→上表面流线变密→流管变细 下表面平坦→流线变化不大(与远前方流线相比) 连续性定理、伯努利定理→翼型的上表面→流管变细→流管截面积减小→气流速度增大→故压强减小 翼型的下表面→流管变化不大→压强基本不变 上下表面产生了压强差→总空气动力R R的方向向后向上→分力：升力L、阻力D 风洞 失速 流线 升力系数 Cy ( CL ) 阻力系数 Cx ( CD ) 襟翼（前、后缘） Boeing 727 Triple-Slotted Fowler Flap System 规定：使翼型抬头的力矩为正 升力的力矩 MzP = -Y1 ( x压 - xP ) 用力矩系数的形式表示为 零升力矩系数 mz0 焦点 — mzP不随Cy而变化的点