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飞机原理与构造 第三讲 第二章 低速空气动力学基础（续） 2012/9/2 1 翼型的升力和阻力 飞机的升力 升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克 服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。 升力 Lift 拉力 阻力 Pull Drag 重力 Weight 2012/9/2 2 翼型的升力和阻力 飞机的升力 飞机升力产生的原理——机翼上下表面的压力差 机翼上、下表面 出现了压力差。并将 ps1 S1 V1 垂直于相对气流方向 （或垂直于飞机运动 方向）压力差的总和 ps2 S2 V2 （集合），叫做机翼 的升力。 机翼翼型的流线普 ps2 ps1 2012/9/2 3 翼型的升力和阻力 飞机的升力 飞机升力产生的原理——机翼上下表面的压力差 飞机升力的形成 2012/9/2 4 翼型的升力和阻力 飞机的升力 增加升力?增加机翼上、下表面压力差： L 主要有两条途径: ps1 S1 V1 ——增大上缘(上弧线)曲率； ps2 ——飞机以一定的迎角飞行。 S2 V2 2012/9/2 5 翼型的升力和阻力 飞机的升力 迎角: 定义为气流速度矢量与翼弦之间的夹角，当气 流吹向下翼面时为正，如图所示。 R L V ? D ? 2012/9/2 6 翼型的升力和阻力 飞机的升力 迎角: 定义为气流速度 矢量与翼弦之间的夹 角，当气流吹向下翼 面时为正，如图所示。 不同于飞机的姿态 2012/9/2 7 翼型的升力和阻力 飞机的升力 负的迎角 迎角有正迎角和负迎角， 气流的方向指向机翼的下翼 面，这时的迎角为正迎角， 飞机的平飞和飞机的爬升飞 行一般为正迎角飞行； 迎角 气流的方向指向机翼的 上翼面，这时的迎角为负迎 角，飞机低头飞行和飞机的 倒飞都是负迎角飞行。 正的迎角 2012/9/2 8 翼型的升力和阻力 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、2)。当 迎角增大到某一值时，则相反，迎角增加升力反而急剧下降。这个迎角称 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。 2012/9/2 9 翼型的升力和阻力 失速 机翼的迎角大到 了一定程度，会发生 附面层分离，同时受 外层气流的带动，向 后下方流动，最后就 会卷成一个封闭的涡 流，叫做分离涡。 分离涡内气流压强增加,从而使得机翼上下表面压力差 “反向”,升力急剧下降、“反向”。导致飞机“掉高度”。 2012/9/2 10 翼型的升力和阻力 失速 事实上，飞机在 任何情况下都可能失 速，例如对正在高速 飞行的特技飞机用机， 突然猛拉操纵杆就很 容易失速。或进入风 切变区的飞机，由于 气流作垂直运动，也 可能导致迎角突然增 大至超过“临界点” 而失速。 F22飞行失速训练 2012/9/2 11 翼型的升力和阻力 升力计算 翼型和迎角对升力的 影响可以通过升力 系数Cy表现出来。升 力公式可以写为 1 Y ? C ?V S 2 y 2 Y C ? y 1 ? 2 V S 2 2012/9/2 12 翼型的升力和阻力 升力公式的物理意义： C y —飞机的升力系数 Y ? C ? ?V ?S 2 1 y 2 2 ?V 1 2 —飞机的飞行动压 S —机翼的面积 飞机的升力与升力系数、来流动压和机翼面积成正 比。升力系数综合的表达了机翼形状、迎角等对飞机升 力的影响。 2012/9/2 13 翼型的升力和阻力 烟风洞翼型绕流实验 小迎角 较大迎角 大迎角 2012/9/2 14 翼型的升力和阻力 升力系数随迎角的变化规律： ?当αα临界，升力系数随迎 角增大而增大。 ?当α=α临界，升力系数为最 大。 ?当αα临界，升力系数随迎 角的增大而减小，进入失速 区。 2012/9/2 15 翼型的升力和阻力 升力曲线: 升力系数Cy与机翼迎角α 的关系曲线 C y 一般当飞机的飞行高度和速度（马 赫数）一定时，升力系数随迎角的变化 如图所示，当迎角较小时可以写作. ? ? ?? C C ? ( ) max 0 y y ?? 0 C yma x ? 0 V ? V ? ?? 0 ? V ? ? ? cr ? cr ? ? cr V 2012/9/2 16 翼型的升力和阻力 Cy-α曲线的特点 : C y ? Cy=0 的迎角(用α0表示)一 C ymax 般为负值(0o~4o)； ? Cy-α 曲线在一个较大的范 围内是直线段； ? V ? ?? cr ? Cy有一个最大值Cy max，而 ? V 在接近最大值Cy max前曲线上升 的趋势就已减缓 ?? 0 ? ?? 0 0 V ? ? cr