升力的来源
在机翼上,压力最高的(de)点也就(jiù)是所(suǒ)谓的驻点(diǎn),在驻点处是空气与前(qián)缘相(xiàng)遇的地(dì)方。空(kōng)气相对于机翼的速度减(jiǎn)小到(dào)零(líng),由伯努利定理知(zhī)道(dào)这是压力最大的(de)点(diǎn)。上翼面和下翼面(miàn)的空气必须从这个点由静止加速离开。在一个迎角为零、完全(quán)对称的机翼上,从驻点开(kāi)始,流经上下边面的(de)气流(liú)速度是相同(tóng)的,所以(yǐ)上(shàng)下边面的压力变(biàn)化(huà)也是完(wán)全相同的。这(zhè)和在狭长截(jié)面的文氏管中的流动是相似的,在流速达到最大的点,其压(yā)力达到最低。在这个最低压力点之后,两个表(biǎo)面的流速同(tóng)时降(jiàng)低。空气最终(zhōng)必定要回到(dào)主来流当中,压力也恢复正常。由于上下表(biǎo)面的速度(dù)和(hé)压力特性是(shì)相同(tóng)的,所以这种状态的机翼不会产(chǎn)生升力(lì)。
如果对称机翼相对来流旋转了一个迎角,驻点(diǎn)就(jiù)会稍稍向前缘的下表面(miàn)移动,并且流经上(shàng)下(xià)表面(miàn)的空气流动情况也发生(shēng)了改变(biàn),流经上(shàng)表面的(de)空(kōng)气被迫夺走了一(yī)段距离(lí),在上(shàng)下表面,空气仍(réng)然有(yǒu)一个从驻点加速离开的过程,但是下表面(miàn)的(de)最高速度要小于表面的最高速度。
在某些(xiē)集合迎角为父的(de)位置上(shàng),上下表面的平均压力是可能(néng)相等的,因此有(yǒu)弯(wān)度翼型存在一个零升迎角,这是翼型(xíng)的气动力零(líng)点(diǎn)。尽管在这个(gè)迎角下没(méi)有(yǒu)产生升力,但由于翼(yì)型弯度的存在(zài),上下面(miàn)的流动特征是不一样(yàng)的。因此,尽管上下表面没有平均压力差,在翼表面上(shàng)却会产生不平衡并导(dǎo)致俯仰力(lì)矩的(de)产生,这(zhè)个力矩在飞(fēi)行器配平中非常重要。
升力(lì)系数有一个非常明确的(de)极限值(zhí)。如果迎角(jiǎo)太大(dà)或(huò)是弯度增加太多的话,流线就会被破坏(huài)并且流动从机翼上分离。分离剧烈地改(gǎi)变了(le)上下表面的压力差,升(shēng)力被大幅度降低,机翼处(chù)于失速状态。
气流分离在(zài)小(xiǎo)范围内是一种普遍现(xiàn)象。。在上表面,流动可能在后(hòu)缘前某个地方就分(fèn)离了,气流在上下表面(miàn)都(dōu)可能分(fèn)离,但是有可能再附(fù)着。这就(jiù)是所谓的(de)“气泡分离(lí)”
阻力和(hé)升阻(zǔ)比
翼型阻力
形状阻力(lì)(型阻)或压差阻力是(shì)由(yóu)于(yú)气流的经过,物体周围压力分(fèn)布不同而造成的阻力,而蒙皮摩(mó)擦阻力(lì)或粘性阻力是由于空气和飞行器表(biǎo)面接触产生的。将这些阻力分类是(shì)非常有用的,这些阻(zǔ)力很很(hěn)显然是同时产(chǎn)生的。
蒙皮摩(mó)阻和行阻(zǔ)之(zhī)间的关系非常密切:一个(gè)会影响另外一个。举例来说,蒙(méng)皮(pí)摩(mó)阻很大程度上是由(yóu)气流的速度决定(dìng)的,而流向后方的流体的速度(dù)是由(yóu)物体的外形来(lái)决定(dìng)的。因此,特(tè)别是在考虑翼型时,型阻和(hé)摩阻(zǔ)通(tōng)常放到一起考虑并用一(yī)个新的名词重新命(mìng)名(míng)——翼型阻力,经(jīng)常也称(chēng)型面阻力。与诱导阻(zǔ)力(lì)相(xiàng)比,蒙(méng)皮摩阻和(hé)行阻都直接与(yǔ)速(sù)度的平方成正比。所以,当速度增加而诱导阻力减少时,型(xíng)阻和蒙皮(pí)摩擦增加,反之亦然。
涡阻力(lì)
诱导阻力现在更多地被称(chēng)为涡诱导阻力,简称涡阻(zǔ)力(lì)或涡阻。因为它是(shì)与从机翼翼尖或者任意表面拖出的涡联系在一起的,而这些涡产生了升力。涡的出现是直接跟(gēn)升力联系在(zài)一起的(de):给(gěi)定机翼的(de)升(shēng)力系数越高,涡的影响也越明(míng)显。
总(zǒng)阻(zǔ)力
飞行器在每(měi)个速度下的总(zǒng)阻(zǔ)力由总的涡阻(zǔ)力和所有其他的阻(zǔ)力组(zǔ)成。在(zài)涡阻力(lì)等(děng)于其他(tā)阻力(lì)和的地(dì)方,阻(zǔ)力(lì)达到最小值。由于在(zài)给定飞行(háng)器质(zhì)量的水平飞行中,升力是个(gè)常数,在(zài)曲(qǔ)线上(shàng)最(zuì)小阻(zǔ)力点处就是(shì)飞行器的最(zuì)大升阻比(bǐ)出(chū)现的位置。一个滑翔机的极曲线的形状与这条曲线密切相关,比如,用下沉速(sù)度比平飞速度(dù)而不(bú)是用(yòng)总阻力系数(shù)比总升力系数。
失速
只(zhī)要(yào)机翼产生的升力足够(gòu)抵消飞行器的总(zǒng)载荷,飞(fēi)行就会一直(zhí)飞行。当升力急(jí)剧下降(jiàng)时,飞(fēi)机就失速。
记住,每次失(shī)速的直(zhí)接原因是迎角(jiǎo)过(guò)大。有很多飞行机动(dòng)会增加飞机的迎(yíng)角,但是(shì)直(zhí)到迎角(jiǎo)过大之(zhī)前飞机不会失(shī)速。
在三种情况下会超过临(lín)界迎角:低速飞行、高速(sù)飞(fēi)行和转弯飞行。
飞机在平直飞(fēi)行时如(rú)果飞得太慢也会失(shī)速。空(kōng)速降低时,必须增加迎角来获(huò)得维持高速所需要的升力。空(kōng)速越低,必须(xū)增加(jiā)更大的迎角。最终,达到一个迎角,它(tā)会导(dǎo)致(zhì)机(jī)翼不能产(chǎn)生足够的升力(lì)维(wéi)持飞机,飞机开(kāi)始(shǐ)下(xià)降(jiàng)。如(rú)果空速(sù)进(jìn)一步(bù)降低,飞(fēi)行(háng)就会失速,由于迎角(jiǎo)已经超出临(lín)界迎角,机翼上的气流被打乱了(变(biàn)成了(le)紊(wěn)流)。
高速飞(fēi)行中的失速
展弦比
展弦比,为飞机空气动力学的(de)专(zhuān)有名词,是翼展长度与平均气动(dòng)弦长的壁(bì)纸(zhǐ)。无人(rén)机在设计(jì)时需要根(gēn)据任务(wù)需求选择展弦(xián)比。
地(dì)面效应(yīng)
地面(miàn)效(xiào)应(yīng)也称为翼地效应或翼面效应,是一种(zhǒng)使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体(tǐ)力学效应(yīng)。

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