更新时间:2024-07-05 21:15
当机翼产生升力时,机翼下表面的压力比上表面的大,而机翼翼展长度又是有限的,所以下翼面的高压气流会绕过两端翼尖,向上翼面的低压区流去。当气流绕过翼尖时,在翼尖部分形成旋涡,这种旋涡的不断产生而又不断地向后流去即形成了所谓翼尖涡流。
空气动力沿气流方向的分力阻碍飞机在空气中前进的力称为阻力,机翼的阻力包括压差阻力、摩擦阻力和诱导阻力。
压差阻力:相对气流流过机翼时,机翼前缘的气流受阻,流速减慢,压力增大;而机翼后缘气流分离,形成涡流区,压力减小。这样,机翼前后产生压力差形成阻力。这个阻力称为 压差阻力。 这点可以作如下理解:高速行驶的汽车后面时常扬起尘土,就是由于车后涡流区的空气压力小,吸起灰尘的缘故。
摩擦阻力:在飞行中,空气贴着飞机表面流过,由于空气具有粘性,与飞机表面发生摩擦,产 生了阻止飞机前进的摩擦阻力。
干扰阻力:飞机飞行中各部分气流互相干扰所引起的阻力称之为干扰阻力。
诱导阻力:伴随升力的产生而产生的阻力称为诱导阻力。诱导阻力主要来自机翼。当机翼产生升力时,下表面的压力比上表面的压力大,下表面的空气会绕过翼尖向上表面流去,使翼尖气流发生扭转而形成翼尖涡流。翼尖气流扭转,产生下洗速度,气流方向向下倾斜,形成洗流升力亦随之向后倾斜。日常生活中,我们有时可以看到,飞行中的飞机翼尖处拖着两条白雾状的涡流索。这是因为旋转着的翼尖涡流内压力很低,空气中的水蒸汽因膨胀冷却,凝结成水珠,显示出了翼尖涡流的轨迹。
机翼同一般物体相似,也有摩擦阻力和压差阻力。对于机翼而言,这二者合称“翼型阻力”。机翼上除翼型阻力外,还有“诱导阻力”(又叫“感应阻力”)。这是机翼所独有的一种阻力。因为这种阻力是伴随着机翼上举力的产生而产生的。也许可以说它是为了产生举力而付出的一种代价。
如果有一架飞机以某一正迎角a作水平飞行,它的机翼上面的压强将降低,而下面的压强将增高,加上空气摩擦力,于是产生了举力Y。这是气流作用到机翼上的力,根据作用和反作用定律,必然有一个反作用力即负举刀力(-Y),由机翼作用到气流上,它的方向向下,所以使气流向下转折一个角度a,这一角度叫“下洗角”。随着下洗角的出现,同时出现了气流向下的速度。这一速度叫做“下洗速(w)”。下洗的存在还可由风洞实验观察出来。
由实验可知:当飞机飞行时,下翼面压强大、上翼面压强小。由于翼展的长度是有限的,所以上下翼面的压强差使得气流从下翼面绕过两端翼尖,向上翼面流动。当气流绕流过翼尖时,在翼尖那儿不断形成旋涡。旋涡就是旋转的空气团。随着飞机向前方飞行,旋涡就从翼尖向后方流动,并产生了向下的下洗速(w)。下洗速在两个翼尖处最大,向中心逐渐减小,在中心处减到最小。这是因为旋涡可以诱导四周的空气随之旋转,而这又是由于空气粘性所起的作用。空气在旋转时,越靠内圈,旋转得越快,越靠外圈,旋转得越慢。因此,离翼尖越远,气流垂直向下的下洗速就越小。
图示的就是某一个翼剖面上的下洗速度。它与原来相对速度v组成了合速度u 。u与v的夹角就是下洗角a1。下洗角使得原来的冲角a减小了。根据举力Y原来的函义,它应与相对速度v垂直,可是气流流过机翼以后,由于下洗速w的作用,使v的方向改变,向下转折一个下洗角a1,而成为u。因此,举力Y也应当偏转一角度a1,而与u垂直成为y1。此处下洗角很小,因而y与y1一般可看成相等。回这时飞机仍沿原来v的方向前进。y1既不同原来的速度v垂直,必然在其上有一投影为Q;。它的方向与飞机飞行方向相反,所起的作用是阻拦飞机的前进。实际上是一种阻力。这种阻力是由举力的诱导而产生的,因此叫做“诱导阻力”。它是由于气流下洗使原来的举力偏转而引起的附加阻力,并不包含在翼型阻力之内。