作用在飛機上的空氣動力

作用在飛機上的空氣動力第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日迎角相對氣流方向與翼弦之間的夾角

AngleofAttack(AoA)不同于飛機的姿態(tài)第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日升力氣流→翼型→上表面流線變密→流管變細下表面平坦→流線變化不大(與遠前方流線相比)連續(xù)性定理、伯努利定理→翼型的上表面→流管變細→流管截面積減小→氣流速度增大→故壓強減小翼型的下表面→流管變化不大→壓強基本不變上下表面產(chǎn)生了壓強差→總空氣動力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D

第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日不同迎角對應的壓力分布第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日失速通常，機翼的升力與迎角成正比。迎角增加，升力隨之增大(圖1、圖2)。但是，當迎角增大到某一值時，則會出現(xiàn)相反的情況，即迎角增加升力反而急劇下降。這個迎角就稱為臨界迎角。當機翼迎角超過臨界點時，流經(jīng)上翼面的氣流會出現(xiàn)嚴重分離，形成大量渦流，升力大幅下降，阻力急劇增加。飛機減速并抖動，各操縱面?zhèn)鞯綏U、舵上的外力變輕，隨后飛機下墜，機頭下俯，這種現(xiàn)象稱為失速。第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日視頻演示風洞失速流線第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日空氣動力系數(shù)升力系數(shù)Cy(CL)阻力系數(shù)Cx(CD)無因次量第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日升力特性曲線第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日Cy-α曲線的特點Cy=0的迎角(用α0表示)一般為負值(0o~4o)；Cy-α曲線在一個較大的范圍內(nèi)是直線段；Cy有一個最大值Cymax，而在接近最大值Cymax前曲線上升的趨勢就已減緩。第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日彎度和迎角的作用第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日改變后緣彎度的作用第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日增升裝置襟翼（前、后緣）第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日簡單襟翼第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日富勒襟翼第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日Boeing727三縫襟翼Boeing727Triple-SlottedFowlerFlapSystem

第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日F-14全翼展的前緣縫翼與后緣襟翼第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日前緣縫翼第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日縫翼和襟翼對升力系數(shù)的影響第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日力矩特性及焦點規(guī)定：使翼型抬頭的力矩為正升力的力矩MzP=-Y1(x壓-xP)用力矩系數(shù)的形式表示為零升力矩系數(shù)mz0焦點—mzP不隨Cy而變化的點—升力增量作用點第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導阻力激波阻力第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力1：摩擦阻力由空氣的粘性造成附面層(層流附面層紊流附面層)層流流動，摩擦阻力?。晃闪髁鲃?，摩擦阻力大的多->

盡量使物體表面的流動保持層流狀態(tài)附面層第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力2：壓差阻力運動著的物體前后所形成的壓強差所產(chǎn)生的同物體的迎風面積、形狀和在氣流中的位置都有很大的關(guān)系第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日迎面阻力摩擦阻力和壓差阻力合起來叫做“迎面阻力”一個物體究竟哪種阻力占主要部分，主要取決于物體的形狀流線體，迎面阻力中主要是摩擦阻力遠離流線體的式樣，壓差阻力占主要部分，摩擦阻力則居次要位置，且總的迎面阻力也較大第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日機翼的三元效應上翼面壓強低，下翼面壓強高->壓差->漩渦->下洗第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力3：誘導阻力翼尖渦使流過機翼的氣流向下偏轉(zhuǎn)一個角度（下洗）。升力與氣流方向垂直（向后傾斜），產(chǎn)生了向后的分力（阻力）誘導阻力同機翼的平面形狀，翼剖面形狀，展弦比，特別是同升力有關(guān)。伴隨升力而產(chǎn)生的第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力4：干擾阻力氣流流過翼-身連接處，由于部件形狀的關(guān)系，形成了一個氣流的通道。B處高壓區(qū)形成氣流阻塞，使氣流開始分離，產(chǎn)生旋渦，能量消耗和飛機不同部件之間的相對位置有關(guān)第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日阻力5：激波阻力屬于壓差阻力第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日激波飛機飛行->對空氣產(chǎn)生擾動擾動(以擾動波的形式)以音速傳播,積聚激波形成原理激波照片(M=3)第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日飛行速度小于音速時擾動波的傳播速度大于飛機前進速度傳播向四面八方飛行速度等于或超過音速時擾動波的傳播速度等于或小于飛機前進速度后續(xù)時間的擾動就會同已有的擾動波疊加在一起形成較強的波，空氣受到強烈的壓縮、而形成了激波第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日波阻能量的觀點

空氣通過激波時，受到薄薄一層稠密空氣的阻滯，使得氣流速度急驟降低，由阻滯產(chǎn)生的熱量來不及散布，于是加熱了空氣。加熱所需的能量由消耗的動能而來。在這里，能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化--由動能變?yōu)闊崮堋幽艿南谋硎井a(chǎn)生了一種特別的阻力。這一阻力由于隨激波的形成而來，所以就叫做"波阻"激波前后氣流物理參數(shù)的變化

第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日機翼上壓強分布的觀點亞音速，最大稀薄度靠前，壓強分布沿著與飛行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力不是很大。超音速情況下，最大稀薄度向后遠遠地移動到尾部，而且向后傾斜得很厲害，同時它的絕對值也有增加。因此，如果再考慮機翼頭部壓強的升高，那么壓強分布沿與飛行相反方向的合力，急劇增大，使得整個機翼的總阻力相應有很大的增加。這附加部分的阻力就是波阻。第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日JohnGay拍攝1999年7月7日F/A18-CHornet在航母附近低高度（75英尺）超音速飛行的場面第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日正激波和斜激波Ma=1正激波Ma>1鈍頭：正激波尖頭：斜激波正激波的波阻大，空氣被壓縮很厲害，激波后的空氣壓強、溫度和密度急劇上升，氣流通過時，空氣微團受到的阻滯強烈，速度大大降低，動能消耗很大，這表明產(chǎn)生的波阻很大。斜激波波阻較小，傾斜的越厲害，波阻就越小。第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日臨界馬赫數(shù)上翼面流管收縮局部流速加快，大于遠前方來流速度局部流速的加快

局部溫度降低

局部音速下降當翼型上最大速度點的速度增加到等于當?shù)匾羲贂r，遠前方來流速度v∞就叫做此翼型的臨界速度（對應臨界馬赫數(shù)）第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日局部激波當M∞>Mcr以后，在翼型上表面等音速點后面，由于翼型表面的連續(xù)外凸，流管擴張，空氣膨脹加速，出現(xiàn)局部超音速區(qū)。

通常機翼上表面會首先達到當?shù)匾羲伲植考げㄊ紫瘸霈F(xiàn)在上翼面。隨著速度的增加，下翼面也會出現(xiàn)局部激波，而且當速度進一步增加時，機翼上下表面的局部激波還會向后移動，并且下翼面的局部激波的移動速