空气动力学基础.PPT

第二章 第 页 * 2.3.2 阻力的产生 摩擦阻力(Skin Friction Drag) 压差阻力(Form Drag) 干扰阻力(Interference Drag) 诱导阻力(Induced Drag) 废阻力 (Parasite Drag) 升力 粘性 第二章 第 页 * 摩擦阻力 由于紧贴飞机表面的空气受到阻碍作用而流速降低到零，根据作用力与反作用力定律，飞机必然受到空气的反作用。这个反作用力与飞行方向相反，称为摩擦阻力。 第二章 第 页 * 影响摩擦阻力的因素 紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大。 飞机的表面积越大，摩擦阻力越大。 飞机表面越粗糙，摩擦阻力越大。 摩擦阻力的大小与附面层的类型密切相关，此外还取决于空气与飞机的接触面积和飞机的表面状况。 第二章 第 页 * 摩擦阻力在飞机总阻力构成中占的比例较大 摩擦阻力占总阻力的比例 超音速战斗机 25-30% 大型运输机 40% 小型公务机 50% 水下物体 70% 船舶 90% 第二章 第 页 * 压差阻力 压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。 第二章 第 页 * 顺压梯度与逆压梯度 顺压：A到B，沿流向压力逐渐减小，如机翼上表面前段。 逆压：B到C，沿流向压力逐渐增加，如机翼上表面后段。 A B C 第二章 第 页 * 附面层分离 在逆压梯度作用下，附面层底层出现倒流，与上层顺流 相互作用，形成漩涡脱离物体表面的现象。 分离点 第二章 第 页 * 分离区的特点一 分离区内漩涡是一个个单独产生的，它导致机翼的振动。 第二章 第 页 * 分离区的特点二 分离区内压强几乎相等，并且等于分离点处的压强。 P分离点 P1 P2 P3 P4 P分离点 = P1 = P2 = P3 = P4 第二章 第 页 * 分离区的特点三 附面层分离的内因是空气的粘性，外因是因物体表面弯曲而出现的逆压梯度。 A B C 第二章 第 页 * 分离点与最小压力点的位置 A B C 最小压力点 分离点 第二章 第 页 * 分离点与转捩点的区别 层流变为紊流（转捩），顺流变为倒流（分离）。 分离可以发生在层流区，也可发生在紊流区。 转捩和分离的物理含义完全不同。 第二章 第 页 * 压差阻力的产生 气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区，压强降低；而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大，这样机翼前后缘就产生了压力差，从而使机翼产生压差阻力。 第二章 第 页 * 分离点位置与压差阻力大小的关系 分离点靠前，压差阻力大。 分离点靠后，压差阻力小。 A B C C’ 第二章 第 页 * 影响压差阻力的因素 总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、形状和迎角有关。迎风面积大，压差阻力大。迎角越大，压差阻力也越大。 压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小。 第二章 第 页 * 干扰阻力 飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把它们组合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力。 第二章 第 页 * 干扰阻力的消除 干扰阻力在飞机总阻力中所占比例较小。 飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮，可以有效地减小干扰阻力的大小。 第二章 第 页 * 诱导阻力 由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。 第二章 第 页 * 翼尖涡的形成 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面。 这样形成的漩涡流称为翼尖涡。（注意旋转方向） 第二章 第 页 * 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面，就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾斜，上翼面反之。 翼尖涡的形成 第二章 第 页 * 翼尖涡的形成 由于上、下翼面气流在后缘处具有不同的流向，于是就形成旋涡，并在翼尖卷成翼尖涡，翼尖涡向后流即形成翼尖涡流。 第二章 第 页 * 翼尖涡形成的进一步分析 注意旋转方向 第二章 第 页 * 翼尖涡的立体形态 第二章 第 页 * 翼尖涡的形态 第二章 第 页 * 下洗流（DownWash）和下洗角