飞行空气动力学
飞行原理及空气动力学知识

飞行原理及空气动力学知识飞行原理及空气动力学知识飞机的空气动力性能是决定飞机飞行性能的一个重要因素。
飞行员既要熟悉飞机空气动力的产生和变化,同时也要清楚飞机空气动力性能的基本数据。
下面是店铺为大家带来的飞行原理及空气动力学知识,欢迎大家阅读浏览。
一. 滑行飞机不超过规定的速度,在地面所作的直线或曲线运动叫滑行。
对滑行的基本要求是:飞机平稳地开始滑行,滑行中保持好速度和方向,并使飞机能停止在预定的位置。
飞机从静止开始移动,拉力或推力必须大于最大静摩擦力,故飞机开始滑行时应适当加大油门。
飞机开始移动后,摩擦力减小,则应酌量减小油门,以防加速太快,保持起滑平稳。
滑行中,如果要增大滑行速度,应柔和加大油门,使拉力或推力大于摩擦力,产生加速度,使速度增大,要减小滑行速度,则应收小油门,必要时,可使用刹车。
二. 起飞飞机从开始滑跑到离开地面,并升到一定高度的运动过程,叫做起飞。
飞机起飞的操纵原理飞机从地面滑跑到离地升空,是由于升力不断增大,直到大于飞机重力的结果。
而只有当飞机速度增大到一定时,才可能产生足以支持飞机重力的升力。
可见飞机的起飞是一个速度不断增加的加速过程。
;剩余拉力较小的活塞式螺旋桨飞机的起飞过程,一般可分为起飞滑跑、离地、小角度上升(或一段平飞)、上升四个阶段。
对有足够剩余拉力的螺旋桨飞机,或有足够剩余推力的喷气式飞机,因可使飞机加速并上升,故起飞一般只分三个阶段,即起滑跑、离地和上升。
(一)起飞滑跑的目的是为了增大飞机的速度,直到获得离地速度。
拉力或推力愈大,剩余拉力或剩余推力也愈大,飞机增速就愈快。
起飞中,为尽快地增速,应把油门推到最大位置。
1.抬前轮或抬尾轮前三点飞机为什么要抬前轮?前三点飞机的停机角比较小,如果在整个起飞滑跑阶段都保持三点姿态滑跑,则迎角和升力系数较小,必然要将速度增大到很大才能产生足够的升力使飞机离地,这样,滑咆距离势必很长。
因此,为了减小离地速度,缩短滑跑距离,当速度增大到一定程度时就需要抬起前轮作两点姿态滑跑,以增大迎角和升力系数。
飞机空气动力学原理

飞机空气动力学原理飞机空气动力学原理是指飞机在飞行过程中受到空气力学的影响,从而产生升力和阻力的原理。
空气动力学是航空工程中的重要基础学科,它研究飞机在空气中运动时所受到的各种力和力的作用规律,是飞机设计、飞行控制和飞行性能计算的理论基础。
了解飞机空气动力学原理对于飞机设计、飞行控制和飞行性能的提高具有重要意义。
首先,飞机的升力是通过翼面和机身等部件与空气的相互作用产生的。
当飞机在空气中飞行时,翼面上方的气压比下方小,产生了升力。
这种空气动力学原理被称为卡门涡街原理,是飞机能够在空中飞行的基础。
同时,飞机的阻力也是由空气动力学原理产生的。
飞机在飞行过程中,受到空气的阻力,这种阻力是飞机飞行中需要克服的,也是影响飞机速度和燃油消耗的重要因素。
其次,飞机的机动性能与空气动力学原理密切相关。
在飞机设计中,需要考虑飞机在不同速度和高度下的机动性能,这就需要对飞机的空气动力学原理进行深入研究。
通过对飞机的升力、阻力和稳定性等参数的分析,可以优化飞机的设计,提高飞机的机动性能,使其更加适应不同的飞行环境。
此外,飞机的飞行控制也是基于空气动力学原理进行设计和实现的。
飞机在飞行过程中需要通过操纵飞行控制面来改变飞机的姿态和飞行状态,从而实现飞机的飞行控制。
这就需要深入理解飞机在空气中的运动规律,根据空气动力学原理设计飞机的飞行控制系统,保证飞机的飞行安全和稳定性。
总的来说,飞机空气动力学原理是飞机设计和飞行控制的重要理论基础,对于提高飞机的性能和安全具有重要意义。
通过深入研究和理解飞机在空气中的运动规律,可以不断优化飞机的设计和飞行控制系统,提高飞机的机动性能和飞行安全性。
因此,对于飞机设计师和飞行员来说,深入理解飞机空气动力学原理是至关重要的,也是他们不断提高自身技术水平和飞机性能的关键。
动物飞行的空气动力学

动物飞行的空气动力学
1. 动物飞行的空气动力学
动物飞行的空气动力学是研究飞行动物如何在空气中飞行的一门学问。
空气动力学是将空气动态,气体流动,速度变化和力学等方面结合起来,采用数学工具分析和计算机模拟技术,构建能够准确获取、把控和解释飞行动物在空中的空气动力性能的系统。
该领域的研究重点有:
空气动力学研究不仅对飞行动物活动飞行策略、活动经济和飞行安全性等提供了理论和实验支撑,而且也为飞行机器设计、飞行控制系统提供了参考。
2. 空气动力学的模型
在空气动力学领域,可以划分为小尺度和大尺度的两个层面。
小尺度主要研究的是肢体的空气动力学行为,其重点是对翅膀运动形态、运动机构、翅膀机振和空气流动等涉及的空气动力特性进行研究。
大尺度研究则主要关注飞行身体运动及其背后的空间分布性能。
它通过完整的局部尺度动态建模,综合空气动态、气体结构、形态变化和非空气动力等因素,实现机体的实时把控和空气动力学性能的计算。
从模型的角度来讲,另外还包括拟态的飞行模型、双摆模型、动力学模型、组合系统机械模型和混合模型等,可以用来计算动物各种不同运动状态下的空气动力性能。
3. 技术方法
空气动力学方面的研究采用数学工具和计算机模拟技术研究飞行动物的飞行技术,用于获取、控制和解释飞行动物的空气动力性能。
本文所介绍的技术有:
通过上述研究,可以提高飞行动物的飞行技术,让它们在空中更加安全、经济、长时间的飞行。
空气动力学探索飞机在空气中的飞行原理

空气动力学探索飞机在空气中的飞行原理飞机的飞行原理是基于空气动力学的研究,它涉及到空气的流动、力的作用和物体的运动。
通过了解空气动力学的基本概念和原理,可以更好地理解飞机在空中的飞行过程。
一、空气的流动空气动力学研究的基础是空气的流动。
空气是由大量分子组成的,分子之间存在着运动和撞击。
当空气受到外力的作用时,它会产生流动。
在飞机飞行过程中,空气的流动十分重要。
在飞机飞行时,机翼上方的气流速度较快,而下方的气流速度较慢。
这是由于机翼上方的气流被弯曲并加速,而下方的气流则被挡住减速。
这种气流的流动差异产生了升力,是飞机能够在空中飞行的重要原理之一。
二、升力的产生升力是飞机在空中得以飞行的重要力量。
它是垂直方向上的力量,支持着飞机的重量,使得飞机能够克服重力并保持稳定的飞行。
在空气动力学中,升力的产生主要与机翼的设计有关。
机翼的上表面相对平坦,而下表面则更为曲线。
当空气流经机翼时,上表面的气流速度较快,下表面的气流速度较慢,同时由于曲率的存在,气流的压力也不同。
根据伯努利定律,速度较快的气流具有较低的压力,速度较慢的气流则具有较高的压力。
而机翼上下表面气流的差异产生的压力差,就形成了升力。
这个升力可以用来克服飞机的重力,使得飞机能够悬浮在空中。
三、阻力的产生在空气动力学中,阻力是飞机飞行中必然要面对的一种力量。
阻力产生的原因有很多,如空气的摩擦、飞机表面的阻力和空气的压力阻力等。
为了减少阻力,飞机在设计上需要尽量降低阻力产生的因素。
例如,飞机的机身通常呈流线型,这样可以减少空气摩擦的阻力。
而飞机的机翼也会采用相对平坦的上表面设计和流线型的下表面设计,来减少气流的阻力。
此外,飞行速度的选择也会影响到阻力的大小。
一般来说,低速飞行时,阻力较小;而高速飞行时,阻力则较大。
因此,飞机在飞行时需要根据实际需求和飞行条件选择合适的速度,以降低阻力的影响。
四、操纵飞行姿态除了了解升力和阻力的产生原理,还需要了解如何操纵飞机的飞行姿态。
空气动力学与飞行原理

空气动力学与飞行原理飞行是人类向往已久的梦想,而空气动力学就是飞行的基石。
它是研究空气对物体运动和力学性质的学科,它让飞机得以在空中翱翔,是现代航空工程的重要理论基础。
空气动力学主要研究空气流动以及空气对物体的作用力。
根据牛顿第二定律,物体所受力等于物体质量乘以加速度,所以在飞行中,需要考虑的第一个因素就是空气对飞机的作用力。
飞机在飞行时受到的主要力有重力、升力、阻力和推力。
首先,重力是指地球对物体的吸引力。
它是物体垂直向下的力,是使飞机下降的力。
在飞行中,飞机需要克服重力的作用,才能保持在空中飞行。
而升力则是使飞机保持在空中的力。
升力产生的原因是飞机在运动时空气产生一个向上的反作用力。
根据伯努利定律,当气流通过飞机的翼面时,流速增加,压力下降,形成一个向上的压力差,从而产生升力。
为了增加升力,翼面通常具有弯曲的形状,称为翼型。
翼型的选择和设计对于飞机的性能有着至关重要的影响。
然而,飞机在飞行中还会受到阻力的作用。
阻力是指空气对飞机运动的阻碍力,它使得飞机需要消耗更多的能量来保持飞行速度。
阻力有两个主要的分量,一个是摩擦阻力,即飞机表面与空气之间的阻力;另一个是压力阻力,即飞机运动过程中的压力差引起的阻力。
为了减小阻力,飞机的外形通常设计为流线型,以使空气尽量顺利地流过飞机的表面。
在飞行过程中,推力是让飞机向前移动的力。
飞机需要通过推力来克服阻力,以保持飞行速度。
推力的来源通常由喷气发动机、涡轮风扇发动机或者螺旋桨引擎提供。
除了这些基本的力量,空气动力学还研究了气动力学现象,比如气流分离、失速、升力和阻力对速度、密度、粘度的依赖关系等。
这些研究为飞机的设计和性能提供了理论依据。
空气动力学的研究成果不仅仅运用在飞机上,还应用在车辆、建筑、桥梁等领域。
例如,对于一座高大的建筑物,空气动力学研究可以帮助设计师了解建筑物在强风条件下的受力情况,从而选择合适的设计方案。
总的来说,空气动力学是研究空气对物体运动和力学性质的学科,是现代航空工程的基础。
飞机空气动力学原理

飞机空气动力学原理
飞机空气动力学原理是研究飞机在空中飞行时受到的空气力学力的学科。
飞机在飞行过程中,必须克服引起阻力的空气阻力,同时利用空气动力学力来产生升力和推进力。
首先,了解空气动力学原理的基础是空气的流体特性。
空气是一种气体,在空间中可以自由流动。
当飞机运动时,空气会被迫与其接触,并对其产生作用力。
这些作用力可以分为阻力、升力和推力。
阻力是飞机在空气中运动时受到的阻碍力量。
主要有两种形式,即废气阻力和气动阻力。
废气阻力是由于飞机的发动机排放废气产生的。
气动阻力是由于空气与飞机表面摩擦产生的。
为了减小阻力,飞机的外形设计通常会采用流线型,以减少气流的阻碍。
升力是使飞机脱离地面、保持在空中飞行的力量。
它是通过飞机机翼上的气动力学原理产生的。
机翼的设计使得上表面的气压比下表面低,从而产生一个向上的升力。
此外,机翼上的襟翼也能够改变机翼形状,进一步调节升力的大小。
推力是飞机在空中前进的力量。
通常是由发动机产生的,通过喷射燃烧产物来产生反作用力推动飞机。
推力的大小取决于发动机的性能以及喷气速度。
除了上述三种主要的空气动力学力以外,还有其他一些影响飞机飞行的因素。
例如重力会使飞机朝下落,需要通过升力来抵
消。
风也会对飞机产生侧向的力量,需要通过控制飞机的舵面来调整方向。
总的来说,飞机空气动力学原理是飞机在空中飞行时受到的各种空气力学力的研究。
了解这些原理可以帮助我们更好地设计和改进飞机,提高飞行性能和安全性。
飞行器空气动力学分析与设计

飞行器空气动力学分析与设计在现代科技飞速发展的时代,飞机已经成为了人类的日常生活中不可或缺的一部分。
飞机的设计、制造、试飞以及飞行都需要涉及到空气动力学的知识。
本文将探讨飞机空气动力学的基本原理、分析方法以及设计策略等方面的知识。
一、空气动力学基本原理空气动力学是研究空气与物体相互作用的科学。
在飞机空气动力学中,主要涉及的是静止空气与飞机、飞机与动态空气之间的相互作用。
1.空气动力学中的流体力学基本原理稳定流体中的运动可以通过三个方程来描述:质量守恒、动量守恒和能量守恒。
这些方程可以用来描述流体中的所有流动。
在空气动力学中,主要关注的是气体流动,气体流动的基本特点是压缩性和可压性。
压缩性是指在气体流动过程中气体密度发生变化,可压性是指气体流动的速度高达音速以上,产生冲击波,导致气体密度和温度的突然变化。
2.飞行器受力分析当飞机在静止空气中飞行时,外部气体对飞机的作用力分为三种:升力、阻力、重力。
升力与飞机的机翼形状、机翼的攻角、机翼尺寸、机翼表面的粗糙度等因素有关。
阻力与飞机的形状、速度、密度、粘性、速度分布等因素有关。
重力则是与飞机的质量和引力有关。
飞机的稳定性可以通过重心与气动中心的相对位置来评估。
当飞机的重心位于气动中心之前时,飞机具有稳定性;当飞机的重心位于气动中心之后时,飞机具有不稳定性。
二、飞行器空气动力学分析方法1.实验方法实验方法是飞机气动性能测试的重要手段。
通过做实验可以得到飞机的气动力学参数,如阻力系数、升力系数、气动干扰系数等。
同时,实验还可以验证理论计算的准确性。
2.数值模拟方法数值模拟方法是一种适用于计算机模拟的方法。
通过计算机程序模拟出飞机在静止空气和动态空气中的流动情况,可以得到飞机的气动力学性能参数。
数值模拟方法已经成为现代飞机设计和验证的主要手段之一。
三、飞行器空气动力学设计策略1.设计最优机翼机翼是飞机气动性能的关键部件。
设计时应该考虑机翼的形状、攻角以及空气动力学参数等因素。
飞行器动力学与空气动力学

飞行器动力学与空气动力学飞行器动力学和空气动力学是航空航天领域中非常重要的两个学科,它们研究的是飞行器在运动中所受到的力和力的作用。
飞行器动力学主要研究飞行器如何在空中移动,而空气动力学则是研究飞行器与空气之间的相互作用。
一、飞行器动力学飞行器动力学主要研究的是飞行器的运动特性和控制方法。
飞行器在空中运动时,所受到的力主要包括重力、升力、推力和阻力。
1. 重力重力是地球对飞行器的吸引力,它的作用是使飞行器向地面运动。
飞行器在受到重力的作用下会垂直下降,所以需要通过其他力来抵消重力的作用。
2. 升力升力是垂直于飞行器机翼的力,它的作用是使飞行器能够在空中保持飞行状态。
升力的产生主要依靠机翼的气动特性,当飞行器在空中飞行时,机翼会受到空气的压力,进而产生升力。
3. 推力推力是飞行器前进或改变速度的力,它的产生主要依靠发动机。
飞行器通过发动机喷出高速气流,产生反作用力,从而推动飞行器向前运动。
推力的大小取决于发动机的喷气速度和流量。
4. 阻力阻力是飞行器在运动中所受到的阻碍力,它的作用是使飞行器在空中运动时受到阻碍。
阻力的大小主要取决于飞行器的速度和空气的粘性,对于气动外形较大的飞行器来说,阻力会更大。
在飞行器动力学中,需要对飞行器进行建模和仿真,以便预测飞行器在不同条件下的运动特性。
此外,还需进行飞行器的控制设计,以确保飞行器能够按需运动。
二、空气动力学空气动力学是研究飞行器与空气之间的相互作用的科学,它包括气动力学和气动设计两个方面。
1. 气动力学气动力学研究的是飞行器在空气中运动时所受到的力和力矩。
其中,主要涉及到的力有升力、阻力、侧向力等,力矩则包括滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩等。
通过对飞行器的气动力学性能进行研究,可以预测飞行器在不同姿态下的受力情况。
2. 气动设计气动设计是指根据飞行器在空中的运动要求,进行飞行器外形的设计。
在设计过程中,需要考虑飞行器的气动特性、气动性能和减阻措施等。
通过合理的气动设计,可以使飞行器在空气中运动时具有良好的气动性能和操纵特性。
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第三章 - 飞行空气动力学飞行空气动力学介绍作用于飞机上的力的相互关系和由相关力产生的效应。
作用于飞机的力至少在某些方面,飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力,阻力,升力和重力的飞行控制能力。
飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。
对这些力和控制他们的方法的理解越好,飞行员执行时的技能就更好。
下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力。
推力是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。
它和阻力相反。
作为一个通用规则,纵轴上的力是成对作用的。
然而在后面的解释中也不总是这样的情况。
阻力是向后的阻力,由机翼和机身以及其他突出的部分对气流的破坏而产生。
阻力和推力相反,和气流相对机身的方向并行。
重力由机身自己的负荷,乘客,燃油,以及货物或者行礼组成。
由于地球引力导致重量向下压飞机。
和升力相反,它垂直向下地作用于飞机的重心位置。
升力和向下的重力相反,它由作用于机翼的气流动力学效果产生。
它垂直向上的作用于机翼的升力中心。
在稳定的飞行中,这些相反作用的力的总和等于零。
在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律)。
无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。
也不等于说四个力总是相等的。
这仅仅是说成对的反作用力大小相等,因此各自抵消对方的效果。
这点经常被忽视,而导致四个力之间的关系经常被错误的解释或阐明。
例如,考虑下一页的图3-1。
在上一幅图中的推力,阻力,升力和重力四个力矢量大小相等。
象下一幅图显示的通常解释说明(不保证推力和阻力就不等于重力和升力)推力等于阻力,升力等于重力。
必须理解这个基本正确的表述,否则可能误解。
一定要明白在直线的,水平的,非加速飞行状态中,相反作用的升力和重力是相等的,但是它们也大于相反作用的推力和阻力。
简而言之,非加速的飞行状态下是推力和阻力大小相等,而不是说推力和阻力的大小和升力重力相等,基本上重力比推力更大。
必须强调的是,这是在稳定飞行中的力平衡关系。
总结如下:•向上力的总和等于向下力的总和•向前力的总和等于向后力的总和对旧的“推力等于阻力,升力等于重力”公式的提炼考虑了这样的事实,在爬升中,推力的一部分方向向上,表现为升力,重力的一部分方向向后,表现为阻力。
在滑翔中,重力矢量的一部分方向向前,因此表现为推力。
换句话说,在飞机航迹不水平的任何时刻,升力,重力,推力和阻力每一个都会分解为两个分力。
如图3-2对前面概念的讨论在航空学课本或者手册中经常被忽略。
原因不是因为他们不重要,而是因为由于忽略这个讨论,谈到作用于飞行中飞机的航空动力学作用力的主要思想就可以用最基本的要素来表达,而不用考虑航空动力学者的专业性。
就事实而言,仅仅考虑水平飞行和稳定状态中的正常爬升和下降,机翼升力确实是重要的向上的力而重力是重要的向下的力的表述仍然是正确的。
经常的,在解释作用于飞机的力时遇到的大量困难在很大程度上是语言和其含义的问题。
例如,飞行员长期认为在飞机爬上是因为升力大于重力。
如果他仅仅根据机翼升力考虑的话这是不对的。
然而,如果考虑所有向上力的合力导致升力大于重力,那么这就是对的。
但是当提到“升力推力和重力阻力”时,为这些力确立的前面的定义就不再有效,使问题变的复杂。
语言表述的如此不严密为大量的争论提供了借口,这些争论集中于基本原理的精练。
尽管已经定义了作用于飞机上的力,飞行员如何使用他们来进行受控的飞行就需要对他们进行深入详细的讨论。
推力飞机开始移动前,必须施加推力。
飞机持续移动,速度增加,直到推力和阻力相等。
为了维持恒定的空速,就像升力和重力必须保持相等以维持稳定的飞行高度一样,推力和阻力必须保持相等。
假设在平直飞行中,引擎功率降低,推力就会下降,飞机速度就减慢。
只要推力小于阻力,飞机就会一直减速,知道它的空速不足以支持飞行。
同样的,如果引擎的动力增加,推力比阻力大,空速就增加。
只要推力一直比阻力大,飞机就一直加速。
当阻力等于推力时,飞机飞行在恒定的空速。
平直飞行可以维持的速度可以很慢也可以很快。
如果飞机要保持水平飞行,飞行员必须在所有飞行状态协调迎角和推力。
概略的,这些飞行状态可以按类分为三组,低速飞行,巡航飞行和高速飞行。
在低空速时,要维持升力和重力的平衡,迎角必须相对较高以增加升力。
如图3-3,如果推力降低空速增加,升力变得小于重力,飞机就会开始下降。
要维持水平飞行,飞行员可以增加一定量的迎角,它会再次让升力等于飞机的重力,而飞机会飞的更慢点,如果飞行员适当的协调了推力和迎角也可以保持水平飞行。
低速状态的平直飞行提供了需要关注的和力平衡有关的条件,因为飞机处于高机头的姿态,有一个垂直的推力分量帮助支持飞机。
首先,可以预期机翼载荷趋于减少。
大多数飞行员知道相比发动机停止时飞机在有动力时速度较低会失速,螺旋桨引起的气流通过机翼时也会恶化这种情况。
然而,如果分析仅仅限于通常定义的这四个力,你可以说,平直低速飞行时推力等于阻力,升力等于重力。
在平直飞行中,推力增加时,空速增加,必须要降低迎角。
如果协调好了变化,飞机仍然保持平直飞行,但是推力和迎角之间建立了合适的关系后飞行速度会变高。
如果推力增加时迎角没有降低,飞机会爬升。
但是降低迎角可以修正升力,保持它等于重力,如果做的恰好,飞机仍然保持平飞。
轻微的负迎角甚至可以出现在非常高速度的平直飞行中。
那么就很明显,可以以失速迎角和高速时的相对较小负迎角之间的任意迎角进行平飞。
阻力飞行中的阻力有两个基本类型:寄生阻力和诱导阻力。
第一个称为寄生的是因为它永远对飞行的帮助是无用的,第二个是由机翼产生升力的结果所导致的。
寄生阻力有两个基本元素:形阻力,来自机身对气流的破坏,另外就是外壳的摩擦阻力。
对于寄生阻力的两个因素,在设计飞机时容易降低形阻力。
一般的,一个物体越是流线型的就越容易降低寄生阻力的形阻力。
外壳摩擦力是最难降低的寄生阻力类型。
没有完全光滑的表面。
甚至是机械加工的表面,通过放大来检测的话,仍然可以看到粗糙的不平坦的外观。
这种粗糙的表面会使表面的空气流线型弯曲,对平滑气流产生阻力。
通过使用光滑的磨平的表面,和去掉突出的铆钉头,粗糙和其他的不规则物来最小化外壳摩擦力。
设计飞机时必须要增加另一个对寄生阻力的考虑。
这个阻力复合了形阻力效应和外壳摩擦,称为所谓的干涉阻力。
如果两个物体靠近放置,产生的合成紊乱会比单个测试时大50%到200%。
形阻力,外壳摩擦力和干涉阻力这三个阻力都要被计算以确定一个飞机的寄生阻力。
寄生阻力中一个物体的外形是一个很大的因素。
然而,说道寄生阻力时指示空速也是一个同样重要的因素。
一个物体的外形阻力保持在一个相对气流固定的位置,大约以速度的平方成正比增加;这样,空速增加为原来的两倍,那么阻力就会变成原来的四倍,空速增加为三倍的话阻力也就增加为九倍。
但是,这个关系只在相当的低音速时维持很好。
在某些更高速度,外形阻力的增加会随速度而变的突然很快。
第二个基本的阻力类型是诱导阻力。
以机械运动方式工作的系统没有一个可以达到100%的效率,这是一个确定的物理事实。
这就意味着无论什么特性的系统,总是以系统中消耗某些额外的功来获得需要的功。
系统越高效,损失就越小。
在平飞过程中,机翼的空气动力学特性产生要求的升力,但是这只能通过某种代价才能获得。
这种代价的名字就叫诱导阻力。
诱导阻力是内在的,在机翼产生升力的任何时刻,而事实上,这种阻力是升力的产物中不可分离的。
继而,只要有升力就会有这种力。
机翼通过利用三种气流的能量产生升力。
无论什么时候机翼产生升力,机翼下表面的压力总是大于机翼上表面的压力。
结果,机翼下方的高压区空气有向机翼上方的低压去流动的趋势。
在机翼的翼尖附近,这些压力有区域相等的趋势,产生一个从下表面到机翼上表面的向外的侧面气流。
这个侧向气流给予翼尖的空气和机翼后面的尾流一个旋转速度。
因此,翼尖的气流会变成随着机翼运动的两个涡流轨迹。
从尾部看飞机时,右边翼尖的涡流逆时针旋转,而左边翼尖的涡流顺时针旋转。
如图3-4记住这些涡流的旋转方向,可以看到他们在翼尖之外引入一个向上的气流,在机翼尾缘之后产生一个向下的气流。
这个诱导的下洗气流和产生升力所需的下洗气流没有关系。
实际上是诱导阻力的来源。
涡流和后面的机翼上净气流分量越大越强,诱导阻力效应也就越强。
这个机翼顶部的下洗流在翼尖处有相同的使向后的升力矢量弯曲的效果,因此升力和相对气流的蒸饺稍微向后,产生一个后向升力分量。
这就是诱导阻力。
要记住为了在机翼上表面产生较大的负压力,机翼可以倾斜获得更大的迎角;如果不对称机翼的迎角为零,也就没有压力差,继而没有下洗分量,因此也就没有诱导阻力。
无论如何,只要迎角增加,诱导阻力相应的增加。
换一种说法就是,较低的空速时就要求更大的迎角来产生等于飞机重量的升力,因而诱导阻力也就更大。
总诱导阻力和空速的平方成反比变化关系。
从前面的讨论知道寄生阻力随空速的平方增加,诱导阻力随空速的平方反比变化。
当空速降低到接近失速速度时,总阻力变的更大,主要由于诱导阻力的快速升高。
类似的,当空速达到飞机的终速时,因为寄生阻力的飞速增加使得总阻力再次快速增加。
从图3-5可以看到,在某些空速上,总阻力处于最大值。
在计算最大续航力和航程时这是非常重要的;阻力最小时,克服阻力所需要的动力也是最小的。
为理解飞行中飞机的升力和阻力的影响,需要结合考虑两者以及升阻比L/D(升力/阻力)。
对于稳定的非加速状态的飞机,用不同空速时升力和阻力的数据,可以计算每一具体迎角时的升力系数CL和阻力系数CD。
升阻比对迎角的结果图显示升阻比增加到一最大值,在较高的升力系数和迎角阶段开始下降,如图3-6。
注意最大升阻比(L/D Max)出现在一个特定的迎角和升力系数处。
如果飞机在最大升阻比处稳定飞行,总阻力为最小。
任何比最大升阻比(L/D Max)处更大或者更小的迎角,升阻比降低继而在给定飞机升力时总阻力增加。
重心(CG)的位置在每一具体飞机的总体设计阶段确定。
设计者要确定压力中心(CP)会移动多大距离。
他们然后把重心朝相应的飞行速度下的压力中心前面固定,这是为了提供足够的恢复运动以保持飞行平衡。
一架飞机的配置也对升阻比有很大的影响。
高性能滑翔机会有极高的升阻比,超音速飞机在亚音速飞行时好像升阻比低,那可是超音速飞行(高马赫数时高升阻比)需要的飞机配置导致这样的情况。
重力重力是趋向把所有物体朝地球中心拽的拉力。
重心可以看成是飞机的所有重量都集中于所在的一点。
如果飞机的重心恰好得到支持,飞机就会平衡在任何姿态。
也会注意到重心占飞机的主导重要性,因为它的位置对稳定性有极大的影响。
重心的位置通过每个飞机的总体设计来确定。
设计者要确定压力中心(CP)会移动多大距离。
他们然后把重心朝相应的飞行速度下的压力中心前面固定,这是为了提供足够的恢复运动以保持飞行平衡。
重力和升力有明确的关系,推力对应于拉力。