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1、飛 機(jī) 的 低 速 空 氣 動 力 本 章 主 要 內(nèi) 容2.1 空 氣 流 動 的 描 述2.2 升 力2.3 阻 力2.4 飛 機(jī) 的 低 速 空 氣 動 力 特 性2.5 增 升 裝 置 的 增 升 原 理 2.4 飛 機(jī) 的 低 速 空 氣 動 力 性 能 飛 機(jī) 的 主 要 空 氣 動 力 性 能 包 括 ： 升 力 特 性 阻 力 特 性 升 阻 比 特 性主 要 空 氣 動 力 性 能 參 數(shù) 包 括 ： 最 大 升 力 系 數(shù) 最 小 阻 力 系 數(shù) 最 大 升 阻 比 2.4.1 升 力 特 性 升 力 系 數(shù) 的 變 化 規(guī) 律 升 力 系 數(shù) 隨 迎 角 的 變 化 規(guī)
2、律當(dāng) 臨 界 ， 升 力 系 數(shù) 隨 迎 角 的 增 大 而 減 小 ， 進(jìn) 入 失 速 區(qū) 。 煙 風(fēng) 洞 翼 型 繞 流 實 驗小 迎 角 較 大 迎 角大 迎 角 翼 型 在 不 同 迎 角 下 的 壓 強(qiáng) 分 布 翼 型 在 不 同 迎 角 下 的 壓 強(qiáng) 分 布 壓 力 中 心 （ CP） 位 置 隨 迎 角 改 變 的 變 化 壓 力 中 心 （ CP） 位 置 隨 迎 角 改 變 的 變 化 升 力 特 性 參 數(shù)0 零 升 迎 角 0 翼 型 在 零 升 迎 角 下 的 壓 強(qiáng) 分 布壓 強(qiáng) 高 于環(huán) 境 氣 壓 壓 強(qiáng) 低 于環(huán) 境 氣 壓壓 強(qiáng) 低 于環(huán) 境 氣 壓氣 動
3、中 心前 半 部 分 合 力 后 半 部 分 合 力 升 力 系 數(shù) 曲 線 斜 率 0( )L LC C LC 臨 界 迎 角 和 最 大 升 力 系 數(shù) lj maxLC 相 對 厚 度 對 升 力 特 性 的 影 響 相 對 厚 度 增 加 相 對 厚 度 增 加 ， 最 大 升 力 系 數(shù) 增 加 ， 臨 界 迎 角 減 小 。 翼 型 前 緣 半 徑 對 升 力 特 性 的 影 響 半 徑 小 半 徑 大 前 緣 半 徑 增 加 ， 臨 界 迎 角 增 加 。 展 弦 比 對 升 力 特 性 的 影 響 展 弦 比 高 展 弦 比 低 展 弦 比 越 高 ， 最 大 升 力 系 數(shù)
4、越 大 ， 臨 界 迎 角 越 小 。 后 掠 翼 對 升 力 特 性 的 影 響 平 直 機(jī) 翼 后 掠 翼 平 直 機(jī) 翼 的 最 大 升 力 系 數(shù) 更 大 ， 升 力 系 數(shù) 曲 線 斜 率 越 大 ， 臨 界 迎 角越 小 。 翼 型 前 緣 粗 糙 度 對 升 力 特 性 的 影 響 光 滑粗 糙 翼 型 前 緣 越 光 滑 ， 最 大 升 力 系 數(shù) 越 高 ， 臨 界 迎 角 越 大 。 2.4.2 阻 力 特 性 阻 力 系 數(shù) 的 變 化 規(guī) 律 ljminDC 阻 力 系 數(shù) 隨 迎 角 的 變 化 規(guī) 律 在 中 小 迎 角 范 圍 ， 阻 力 系 數(shù) 隨 迎 角 增
5、大 而 緩 慢 增 大 ， 飛 機(jī) 阻力 主 要 為 摩 擦 阻 力 。 在 迎 角 較 大 時 ， 阻 力 系 數(shù) 隨 迎 角 增 大 而 較 快 增 大 ， 飛 機(jī) 阻 力主 要 為 壓 差 阻 力 和 誘 導(dǎo) 阻 力 。 在 接 近 或 超 過 臨 近 迎 角 時 ， 阻 力 系 數(shù) 隨 迎 角 的 增 大 而 急 劇 增大 ， 飛 機(jī) 阻 力 主 要 為 壓 差 阻 力 。 阻 力 特 性 參 數(shù) 最 小 阻 力 系 數(shù) minDC 和 零 升 阻 力 系 數(shù) 0DC minDC 飛 機(jī) 的 最 小 阻 力 系 數(shù) 非 常 接 近 零 升 阻 力 系 數(shù) ， 一 般 認(rèn) 為 二 者 為
6、 同一 個 值 。 中 小 迎 角 時 的 阻 力 公 式 在 中 小 迎 角 時 ， 阻 力 公 式 可 以 表 示 為 ：20 LDD CACC A是 誘 導(dǎo) 阻 力 因 子 ， 大 小 與 機(jī) 翼 形 狀 有 關(guān) 。 2.4.3 升 阻 比 特 性 升 阻 比 升 阻 比 是 相 同 迎 角 下 ， 升 力 系 數(shù) 與 阻 力 系 數(shù) 之 比 ， 用 K表 示 。 升 阻 比 的 大 小 主 要 隨 迎 角 變 化 而 變 化 。 升 阻 比 越 大 ， 飛 機(jī) 的 空 氣 動 力 性 能 越 好 。 LDCL KD C 升 阻 比 曲 線 迎 角 臨 界 迎 角MAXK 最 小 阻 力
7、迎 角LDCL KD C 升 阻 比 隨 迎 角 的 變 化 規(guī) 律 從 零 升 迎 角 到 最 小 阻 力 迎 角 ， 升 力 增 加 較 快 ， 阻 力 增 加 緩 慢 ，因 此 升 阻 比 增 大 。 在 最 小 阻 力 迎 角 處 ， 升 阻 比 最 大 。 從 最 小 阻 力 迎 角 到 臨 界 迎 角 ， 升 力 增 加 緩 慢 ， 阻 力 增 加 較 快 ，因 此 升 阻 比 減 小 。 超 過 臨 近 迎 角 ， 壓 差 阻 力 急 劇 增 大 ， 升 阻 比 急 劇 減 小 。 性 質(zhì) 角 LDCLctg D C 性 質(zhì) 角 是 總 空 氣 動 力 與 升 力 之 間 的 夾
8、 角 。性 質(zhì) 角 越 小 ， 總 空 氣 動 力 向 后 傾 斜 越 少 ， 升 阻 比 越 大 。 2.4.4 飛 機(jī) 的 極 曲 線 極 曲 線 將 飛 機(jī) 的升 力 系 數(shù) 、 阻 力 系數(shù) 、 升 阻 比 隨 迎 角變 化 的 關(guān) 系 綜 合 起來 用 一 條 曲 線 表 示出 來 ， 以 便 于 綜 合衡 量 飛 機(jī) 的 空 氣 動力 性 能 。 . 極 曲 線 極 曲 線 的 深 入 理 解 從 坐 標(biāo) 原 點 向 曲 線 引 切 線 ， 切 點 對 應(yīng) 最 小 阻 力 迎 角 和 最 大 升 阻 比 。 00DC 從 原 點 所 引 直 線 與 極 曲 線 交 于 兩 點 ，
9、則 兩 點 的 升 阻 比 相 同 ， 較高 者 的 迎 角 較 大 ， 較 高 者 的 平 飛 速 度 較 小 。 極 曲 線 的 深 入 理 解 螺 旋 槳 滑 流 不 同 滑 流 狀 態(tài) 的 極 曲 線 不 同 滑 流 狀 態(tài) 的 極 曲 線 滑 流 使 得 升 力 系 數(shù) 和 最 大 升 力 系 數(shù) 增 大 ， 最 大 升 阻 比 增 大 ， 極 曲 線向 右 上 偏 移 。 不 同 展 弦 比 機(jī) 翼 的 極 曲 線 展 弦 比 越 大 ， 低 速 空 氣 動 力 性 能 越 好 。 飛 機(jī) 的 低 速 空 氣 動 力 性 能 曲 線 總 結(jié) 2.4.5 地 面 效 應(yīng) 飛 機(jī) 在
10、起 飛 和 著 陸 貼 近 地 面 時 ， 由 于 流 過 飛 機(jī) 的 氣流 受 地 面 的 影 響 ， 使 飛 機(jī) 的 空 氣 動 力 和 力 矩 發(fā) 生 變 化 。這 種 效 應(yīng) 稱 為 地 面 效 應(yīng) 。 地 面 效 應(yīng) 的 產(chǎn) 生 原 因 上 下 翼 面 壓 差 增 加 地 面 阻 礙 使 下 洗 流 減 小 下 洗 角 減 小 ， 使 平 尾 迎 角 減 小飛 機(jī) 脫 離 地 面效 應(yīng) 區(qū) 飛 機(jī) 處 于 地 面效 應(yīng) 區(qū) 地 面 效 應(yīng) 的 效 果 上 下 翼 面 壓 差 增 加 ， 從 而 使 升 力 系 數(shù) 增 加 。 地 面 阻 礙 使 下 洗 流 減 小 ， 使 誘 導(dǎo) 阻
11、 力 減 小 ， 阻 力 系 數(shù) 減 小 。 下 洗 角 減 小 ， 使 平 尾 迎 角 減 小 ， 出 現(xiàn) 附 加 下 俯 力 矩 （ 低 頭 力 矩 ） 。 地 面 效 應(yīng) 的 產(chǎn) 生 范 圍 飛 機(jī) 距 地 面 高 度 在 一 個 翼 展 以 內(nèi) ， 地 面 效 應(yīng) 對 飛 機(jī) 有影 響 ， 距 地 面 越 近 地 面 效 應(yīng) 越 強(qiáng) 。 地 效 飛 機(jī) 地 效 飛 機(jī) 是 介 于 船 和 普 通 飛 機(jī) 之 間 的 新 型 水 上 快 速 交 通 工 具 。 地效 飛 機(jī) 在 民 用 方 面 使 用 前 景 也 十 分 廣 闊 ， 如 可 用 于 海 上 和 內(nèi) 河 快 速 運(yùn)輸 ，
12、海 情 偵 察 ， 水 上 救 生 等 ?！?小 鷹 ” 地 效 飛 機(jī) 速 度 可 達(dá) 556千 米 /小 時 Beriev Bartini VVA 14地 效 飛 行 器 地 效 飛 機(jī) （ 我 國 的 發(fā) 展 情 況 ） 我 國 科 學(xué) 家 也 早 已 關(guān) 注 到 地 效 飛 行 器 的 研 制 ， 發(fā) 起 人 便 是 原 國 家 科委 常 務(wù) 副 主 任 、 航 天 專 家 李 緒 鄂 。 1995年 ， 他 領(lǐng) 導(dǎo) 的 中 國 科 技 開 發(fā) 院聯(lián) 合 湖 北 水 上 飛 機(jī) 研 究 所 、 北 京 空 氣 動 力 學(xué) 研 究 所 成 立 了 中 國 地 效 飛行 器 開 發(fā) 中 心 ， 經(jīng) 過 4年 的 努 力 ， 第 一 架 中 國 的 地 效 飛 行 器 誕 生 了 。
低速空氣動力學(xué)
