升力的来源
在(zài)机翼(yì)上,压力最高的点也就是(shì)所谓的驻点,在驻点处是空气与前缘(yuán)相(xiàng)遇的地方。空气相对于机翼的速度减小到零,由伯(bó)努利定理知道这是压力最大的点。上翼(yì)面和下(xià)翼面(miàn)的空气必须从这个(gè)点由静止加速离开(kāi)。在一个迎(yíng)角为零、完全对称的机翼上,从(cóng)驻点开始,流经上下边面的气流(liú)速度(dù)是相同的,所(suǒ)以上下边(biān)面的压力(lì)变化也是完全相同的。这(zhè)和在狭长截面的文氏管(guǎn)中的流动是相似的,在流速达到最大的点(diǎn),其压力达(dá)到最低。在这个最低压力点(diǎn)之(zhī)后,两(liǎng)个(gè)表面的流速同时降低。空(kōng)气(qì)最终必定(dìng)要回到主来(lái)流当中(zhōng),压力也恢复正常。由于上下(xià)表(biǎo)面的速度和压(yā)力特性是相同的,所(suǒ)以这(zhè)种状态的(de)机(jī)翼(yì)不会产生升力。
如(rú)果对称(chēng)机翼相对来流旋转了(le)一(yī)个迎角,驻点就会稍稍向前缘的下表面移动,并且流经(jīng)上下表面的空气流动情况也发生了改变,流经(jīng)上(shàng)表面(miàn)的空气被迫夺(duó)走了一段距(jù)离,在上下表面,空气(qì)仍然有一个从(cóng)驻点加(jiā)速离(lí)开(kāi)的过程,但是下(xià)表面的最(zuì)高速度要小于表面的(de)最高速度。
在某些集合迎角为父的位置上,上下表面(miàn)的平均压力是可能相等的,因此有弯度翼型存在一个零升迎(yíng)角,这是(shì)翼型(xíng)的(de)气动力零点。尽管在这个(gè)迎角下没有(yǒu)产生升力,但由于翼型弯(wān)度的存在,上下(xià)面的(de)流动特征是(shì)不一样的。因此,尽管上下表面(miàn)没有平均压力差,在翼表面上却(què)会(huì)产生不平衡并导(dǎo)致俯(fǔ)仰力矩(jǔ)的产生,这个力矩在飞行器配平中非常重(chóng)要。
升力系数有一(yī)个非(fēi)常明确的极(jí)限值。如(rú)果迎角太大(dà)或是弯度增加太多(duō)的话,流线(xiàn)就会被破(pò)坏并且流动从机翼上分离。分(fèn)离剧(jù)烈(liè)地改变了上下(xià)表面(miàn)的压(yā)力差,升力被(bèi)大幅(fú)度降低,机翼处于失速状态。
气流分离(lí)在小(xiǎo)范围内是一种普(pǔ)遍现象。。在上表面,流动可(kě)能在后缘前某个地方(fāng)就分离了,气流在上下表面都可能分离,但是有可能(néng)再附着。这就(jiù)是所谓的“气泡分(fèn)离”
阻力和升阻比
翼(yì)型阻力
形状阻力(型阻(zǔ))或压差(chà)阻力是由(yóu)于气流的经过,物体周围压力(lì)分布(bù)不同而造成(chéng)的(de)阻力,而蒙皮摩(mó)擦(cā)阻(zǔ)力(lì)或粘性阻(zǔ)力(lì)是由于空气和飞行器表面接触产(chǎn)生的。将(jiāng)这(zhè)些阻力分类是非常有用的,这(zhè)些阻(zǔ)力很很显然是同时产生的。
蒙(méng)皮(pí)摩阻和行(háng)阻之间(jiān)的关系非常密切(qiē):一(yī)个(gè)会影响(xiǎng)另外一个。举例来说,蒙皮摩阻(zǔ)很大程度上是由气流的(de)速度决定的(de),而(ér)流(liú)向后方的流(liú)体的(de)速度(dù)是由(yóu)物(wù)体的(de)外形来决定的。因此,特(tè)别(bié)是在考(kǎo)虑翼型时,型阻和摩(mó)阻通常放到一起考虑并用一个(gè)新的名词重新命(mìng)名——翼型阻力(lì),经(jīng)常也称型面阻力(lì)。与诱导阻力相(xiàng)比,蒙皮摩阻和(hé)行阻都直(zhí)接(jiē)与速(sù)度的(de)平方成正比。所以,当速(sù)度(dù)增加而诱导阻力减少时,型阻和蒙(méng)皮摩(mó)擦增加,反之亦然。
涡阻力
诱导阻力现在更多地被称(chēng)为涡诱导阻(zǔ)力,简称(chēng)涡阻力或涡阻。因(yīn)为它是(shì)与从机翼翼尖或者任意表面拖出的涡联系在一(yī)起的,而这些涡产生(shēng)了升力。涡的出现是直接跟升力联(lián)系在(zài)一(yī)起的:给定机翼的(de)升力系数越高,涡的影响也越明显。
总阻力
飞行器在每个速度下的总(zǒng)阻力由总的涡阻力(lì)和所有其他的阻力组成(chéng)。在涡阻力(lì)等于其他(tā)阻(zǔ)力和的地(dì)方,阻力达到最小值。由(yóu)于在给定飞行器质量(liàng)的水平飞行中,升力是(shì)个常数(shù),在曲线上最小阻力(lì)点处就是(shì)飞行器的最大升(shēng)阻比(bǐ)出(chū)现(xiàn)的位置。一个滑翔机的极曲线的形状与这条曲(qǔ)线(xiàn)密切相关,比如,用下(xià)沉速(sù)度比(bǐ)平飞速度而不(bú)是用总阻力系数比总(zǒng)升力系数(shù)。
失(shī)速(sù)
只要(yào)机翼产生的升力足够(gòu)抵消飞(fēi)行器的总载荷,飞行就会一直飞行。当升力急(jí)剧下降(jiàng)时,飞机就失速。
记(jì)住(zhù),每次失速(sù)的直接原因(yīn)是迎角过(guò)大。有很多飞行机动会增加(jiā)飞机(jī)的迎角,但(dàn)是直(zhí)到迎角过大之前飞机不会失速。
在三种情况下会(huì)超过临(lín)界迎(yíng)角:低速飞行、高速飞(fēi)行和(hé)转弯飞(fēi)行。
飞机在平直飞行时(shí)如(rú)果飞(fēi)得(dé)太(tài)慢也会失速。空速(sù)降低时,必(bì)须增(zēng)加迎角来获得维持高速所需要的升力。空速(sù)越低,必须增加更大的迎角。最终,达到一个迎角(jiǎo),它会导(dǎo)致机(jī)翼不能(néng)产生足够的升力维持飞机,飞(fēi)机开始下降。如果空速进一(yī)步降低,飞行就会(huì)失速,由于(yú)迎角已经超出临界迎角,机翼(yì)上的气(qì)流被打乱了(变成(chéng)了紊流)。
高速飞行中的失速
展(zhǎn)弦比
展弦比,为飞机空气动力学的专有(yǒu)名(míng)词,是翼展长度与平均气动弦长的壁(bì)纸。无人机在设计时需要根据任务需求选择展(zhǎn)弦比。
地面效应
地面效(xiào)应也称为翼(yì)地效应或翼(yì)面效应(yīng),是一种使飞行器诱导阻力(lì)减小,同时能获得(dé)比(bǐ)空中飞行更高升阻比(bǐ)的流体力学效应。

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