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  • 1 # 雲端望川

    升力和阻力是在飛機與空氣之間的相對運動(相對氣流)中產生的。影響升力和阻力的基本因素有:機翼在氣流臺的相對位置(迎角)、氣流的速度和空氣密度(空氣的動壓以及飛機本身的特點(飛機表面質量、機翼形狀機翼面積、是否使用襟翼和前緣縫翼是否張開等)。

      這些因素中,經常變化的有迎角、飛行速度和空氣密度。飛行員主要是透過改變迎角和飛行速度來改變升力和阻力的。

      一、迎角對升力和阻力的影響

      (一)迎角

      相對氣流方向(飛機運動方向)與翼弦所夾的角度,叫迎角。相對氣流方向指向機翼下表面,為正迎角;相對氣流方向指向機翼上表面,為負迎角。飛行中,飛行員可透過前後移動駕駛盤來改變迎角的大小或者正負。飛行中經常使用的是正迎角。 

      (二)迎角對升力的影響

      在飛行速度等其它條件相同的情況下,得到最大升力的迎角,叫做臨界迎角。在小於臨界迎角的範圍內增大迎角,升力增大;超過臨界邊角後,再增大迎角,升力反而減小。

      改變迎角,不僅升力大小要發生變化,而且壓力中心也要發生前後移動。迎角由小逐漸增大時,由於機翼上表面前段吸力增大,壓力中心前移。超過臨界迎角以後,機翼前段和中段吸力減小,而機翼後段吸力稍有增加,所以壓力中心後移。

      (三)迎角改變對機翼阻力的影響

      在低速飛行時,機翼的阻力有:摩擦阻力、壓差阻力和誘導阻力。

      實驗表明,迎角增大,摩擦阻力一般變化不大。

      迎角增大,分離點前移,機翼後部的渦流區擴大,壓力減小,機翼前後的壓力差增加,故壓差阻力增加。迎角增大到超過臨界迎角以後,由於分離點迅速前移,渦流區迅速擴大,因此壓差阻力急劇增加。

      小於臨界迎角,迎角增大時,由於機翼上、下表面的壓力差增大,使翼尖渦流的作用更強,下洗角增大,導致實際升力更向後傾斜,故誘導阻力增大。超過臨界迎角,迎角增大,由於升力降低,故誘導阻力隨之減小。

      (二)空氣密度

      空氣密度大,空氣動力大,升力和阻力自然也大。這是因為,空氣密度增大,則當空氣流過機翼,速度發生變化時,動壓變化也大,作用在機翼上表面的吸力和下表面的正壓力也都增大。所以,機翼的升力和阻力隨空氣密度的增大而增大。

      實驗證實,空氣密度增大為原來的兩倍,升力和阻力也增大為原來的兩倍。即升力和阻力與空氣密度成正比例。顯然,由於高度升高,空氣密度減小,升力和阻力也就會減小。

      三、機翼面積,形狀和表面質量對升、阻力的影響

      (一)機翼面積

      機翼面積大,升力大,阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。

      (二)機翼形狀

      機翼形狀對升、阻力有很大影響。

      就機翼切面形狀來說,相對厚度大,機翼的升力和阻力也大。這是因為,相對厚度大,機翼上表面的彎曲程度也大,一方面使空氣流過機翼上表面流速增快得多,壓力也降低得多,升力大。另一方面最低壓力點的壓力小,分離點靠前,渦流區變大,壓差阻力大。實驗表明,相對厚度在5%-12%的翼型,其升力比較大,相對厚度若超過14%,不僅阻力過大,而且升力會因上表面渦流區的擴大而減小。

      最大厚度位置,對升阻力也有影響。最大厚度位置靠前,機翼前緣勢必彎曲得更厲害些,導致流管在前緣變細,流速加快,吸力增大,升力較大。但因後緣渦流區大,阻力也較大。最大厚度位置靠近翼弦中央,升力較小,但其阻力也較小。因為,最大厚度位置靠後,最低壓力點,轉捩點均向後移,層流附面層加長,紊流附面層減短,使摩擦阻力減小,所以阻力較小。

      在相對厚度相同情況下,中弧曲度大,表明上表面彎曲比較厲害,流速大,壓力低,所以升力比較大。平凸型機翼比雙凸型機翼的升力大,對稱型機翼升力最小。中弧曲度大,渦流區大,故阻力也大。

      機翼平面形狀對升、陰力也有影響。實驗表明,橢園形機翼誘導阻力最小,而矩形機翼和菱形機翼誘導阻力最大。展弦比越大,誘導阻力越小。

      放下襟翼和前緣縫翼張開,會改變機翼的切面形狀,從而會改變機翼的升力和阻力。又如機翼結冰,會破壞機翼流線形外形,從而使升力降低,阻力增大。

      (三)飛機表面質量

      飛機表面光滑與否對摩擦阻力影響很大。飛機表面越粗糙,附面層越厚,轉捩點越靠前,層流段縮短,紊流段增長,粘性摩擦加劇,摩擦阻力越大。因此保持好飛機表面光滑,就能減小飛機阻力

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