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飛機的空氣動力是什么?決定飛機的性能

私人飛機網 更新時間:2020-01-13 09:56:43 來源: 字號:

飛機的空氣動力性能是決定飛機飛行性能的一個重要因素。飛行員既要熟悉飛機空氣動力的產生和變化,同時也要清楚飛機空氣動力性能的基本數據。這對于更好地認識飛機的飛行性能,正確處理飛行中遇到的有關問題,非常重要。

  所謂飛機的空氣動力性能,其中包括飛機的最大升力系數、最小阻力系數和最大升阻比等。

  應該注意:升力系數或阻力系數僅僅是影響升力或阻力的因素之一,系數本身并不就是升力或阻力。確定升、阻力的大小,不僅要看升力系數、阻力系數的大小,而且還要看影響升、阻力大小的其它因素,空氣密度、飛行速度和機翼面積是否變化和如何變化。因此,不能把升力系數同升力、阻力 力系數同阻力混為一談。我們在分析迎角對升力或阻力的影響時,之所以常用升力系數或阻力系數來表達這種影響,而不直接用升力或阻力來表達,其優點是可以撇開空氣密度。飛行速度和翼面積對升、阻力的影響。這樣就突出了迎角對升、阻力的影響,對分析問題和計算都帶來很大方便。

  一、飛機的升阻比

  衡量一架飛機的空氣動力性能,不能單從升力,或單從阻力一個方面來看,必須把兩者結合起來,分析升力和阻力之間的對比關系。

  所謂升阻比,就是在同一迎角下升力與阻力之比。升阻比也就是同一迎角下升力系數與阻力系數之比。由于升力系數和阻力系數的大小主要隨迎角而變,所以升阻比的大小也主要隨迎角而變。也就是說,升阻比與空氣密度、飛行速度、機翼面積的磊小無關。因為這些因素變了,升力和阻力都按同一比例隨之改變,而不影響兩者的比值。

  升阻比大,說明在取得同一升力的情況下,阻力比較小。升阻比越大,飛機的空氣動力性能越好,對飛行越有利。

  二、飛機的空氣動力性能曲線

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  升力系數為零,這個迎角叫無升力迎角。翼型不同,無升力迎角的大小也不同。對稱翼型的無升力迎角為零度,非對稱翼型的無升力迎角一般為負值。從無升力迎角開始,迎角增加,升力系數增加,直到最大升力系數。最大升力系數所對應的迎角,叫臨界迎角。超過臨界迎角,迎角再增加,升力系數將急劇降低。迎角從無升力迎角減小,升力系數將變為負值,也就是升力變成負升力了。

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  小迎角范圍內時,迎角增加,阻力系數增加緩慢;迎角比較大時,迎角增加,阻力系數增加較快;接近或超過臨界迎角時,迎角增加,阻力系數急劇增加。應當注意,阻力系數永遠不會為零,也就是說飛機上的阻力是始終存在的。

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  升阻比有一個最大值,叫最大升阻比。最大升阻比所對應的迎角叫有利迎角。從無升力迎角開始,迎角增加,因升力系數比阻力系數增加的倍數多,所以升阻比是增大的,到有利迎角,升阻比達到最大值。超過有利迎角,再增大迎角,因升力系數比阻力系數增加的倍數少,所以升阻比減小。飛機在有利迎角下飛行是有利的,所以一般飛機飛行的迎角都不大。

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  前面我們講了,在每一個迎角下,都有一個升力系數和阻力系數。所謂飛機的空氣動力系數曲線,就是把飛機的升力系數和阻力系數隨迎角而變化的關系,綜合地用一條曲線畫出來,這條曲線就是飛機的空氣動力系數曲線,簡稱飛機極線。飛機極線比較全面地表達了飛機的空氣動力性能,在空氣動力計算中很有用處。

  從飛機極線上還可得出各迎角下的升阻比,以及最大升阻比和有利迎角。各迎角下的升阻比,可以由飛機極線上查出的升力系數和阻力系數計算出來。也榀以從飛機極線上量得的性質角計算出來。所謂性質角,就是飛機的總空氣動力與飛機升力之間的夾角。性質角的大小,表明總空氣動力(沿相對氣流方向)向后傾斜的程度。性質角小,說明總空氣動力向后傾斜得少,阻力小?梢,性質角的大小,表明了升阻比的大小。

  迎角由無升力迎角逐漸增大時,性質角減小,升阻比增大。性質角最小時所對應的迎角為有利迎角,此時升阻比最大。

  例如飛機放起落架后,同一迎角下的阻力系數增大,而升力系數變化不大,因而性質角變大,升阻比減小,曲線向右平稱。顯然有利迎角也變大了。

  又如,螺旋槳飛機,在同樣的飛行速度下,由于螺旋槳的吹風(稱為滑流),使受影響的機翼部分,實際相對氣流速度增大,因而飛機的升力和阻力都要增大。但因受吹風影響的機翼部分一般都位于機翼中段,盡管升力因上下壓力差增大而增大,而由翼尖渦流引起的誘導阻力卻增加不多,所以阻力增加較少,其結果升阻比是增大的。發動機工作狀態不同,螺旋槳吹風對空氣動力性能影響程度也不同。

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