升力的来源(yuán)
在机翼上(shàng),压(yā)力最高的(de)点也就是所谓的驻点,在驻点处是空气与前缘相遇的地方(fāng)。空气相对于机翼的速(sù)度减小到零,由(yóu)伯努(nǔ)利定理知道这是压力最大的点。上翼面(miàn)和(hé)下(xià)翼面(miàn)的(de)空气必须从(cóng)这个点由静止加速离(lí)开。在一个迎角为零、完(wán)全对(duì)称的机翼上,从驻点(diǎn)开始,流经上下边面的气流速度是相(xiàng)同的,所以上下边(biān)面的(de)压力变化也(yě)是完全相同(tóng)的。这和(hé)在(zài)狭长截面的文氏管中的流动是相似的,在(zài)流(liú)速达(dá)到最大的点,其压(yā)力达(dá)到最低。在(zài)这个最低压力点之后,两个表面的流速同时降低。空气最终必定要回(huí)到主来流(liú)当中,压力也恢复(fù)正常。由于上下(xià)表(biǎo)面(miàn)的(de)速度和压力特性是相同的,所以这(zhè)种(zhǒng)状(zhuàng)态的机翼不会(huì)产生升力。
如果对称机(jī)翼相对来(lái)流旋转了一个迎角(jiǎo),驻点就会稍稍向前(qián)缘的下表面(miàn)移动(dòng),并且流经上下(xià)表面的(de)空气流动情(qíng)况(kuàng)也发生了改变(biàn),流经上表面(miàn)的空气被迫(pò)夺(duó)走了一段(duàn)距离(lí),在上下表面,空气(qì)仍然有一(yī)个从驻点加速离开的(de)过程,但(dàn)是下表(biǎo)面的最高速度要小于(yú)表面的最(zuì)高速度。
在某些集合迎角(jiǎo)为父(fù)的位置(zhì)上,上下表面的平均压力是可能(néng)相等的,因(yīn)此有(yǒu)弯度翼型存在一个零升迎角,这(zhè)是翼型的气动力(lì)零点。尽(jìn)管在这个迎角下没有产生升力(lì),但由于翼型弯度(dù)的(de)存在,上(shàng)下面(miàn)的流动特征是不一样的。因此,尽(jìn)管上下表面没有平均压力差,在翼(yì)表面上却会产生不平衡并导致(zhì)俯仰(yǎng)力矩的产生,这个力矩在(zài)飞行器配(pèi)平中非常重要。
升力(lì)系数有一个非常明确的极限值。如果迎(yíng)角太大(dà)或是弯度增加太多的话,流线就(jiù)会被破坏并且流动从(cóng)机翼上分离(lí)。分(fèn)离剧烈地改变了上(shàng)下表(biǎo)面的(de)压力差,升力被大幅度降低,机翼处于失速状(zhuàng)态(tài)。
气流分离在小范围(wéi)内(nèi)是一种普(pǔ)遍现象。。在上表面,流动可能在后缘前某个地(dì)方就分离了,气流在上下表面都可(kě)能分离,但是有可能再附着。这就是所谓的“气泡分离”
阻力和(hé)升阻比(bǐ)
翼型(xíng)阻力
形状阻力(型阻)或压差阻力是由于气流的经过,物体周(zhōu)围(wéi)压力分(fèn)布不同而造成的阻力,而(ér)蒙皮摩擦阻力或粘性阻力(lì)是由于(yú)空气(qì)和飞行(háng)器表面接触产生的。将这些阻力分类是非常有用的,这些阻力很很(hěn)显然是同时(shí)产生的。
蒙皮摩阻和行阻之间的关系非常(cháng)密切:一个会影响另外一个(gè)。举例来说(shuō),蒙皮摩阻很(hěn)大程度上是由气(qì)流的(de)速度决定的,而流向后方的流体的速(sù)度是由物(wù)体的外形来决(jué)定的。因此(cǐ),特别是在考虑翼型时,型阻和摩阻通常放到一(yī)起考虑并用(yòng)一个(gè)新的名词重新命名——翼型阻(zǔ)力,经常也称型面阻力。与诱(yòu)导阻力相(xiàng)比,蒙(méng)皮摩阻和行阻都直接(jiē)与速度的平方成正比。所(suǒ)以,当速度增加而(ér)诱(yòu)导阻力(lì)减(jiǎn)少时,型(xíng)阻(zǔ)和蒙皮(pí)摩擦增(zēng)加,反之亦然。
涡阻力
诱导阻(zǔ)力现(xiàn)在更多(duō)地被称为涡诱导阻力(lì),简称涡阻力或涡阻。因为它是(shì)与从机翼翼尖或者任(rèn)意表面拖出的涡联系在(zài)一起的,而这些涡(wō)产生了升力(lì)。涡的出(chū)现是直接跟(gēn)升力联系在一(yī)起的:给定机翼的升力系数越高,涡的影(yǐng)响(xiǎng)也越明显。
总(zǒng)阻力
飞行器(qì)在每(měi)个(gè)速度下的总阻(zǔ)力由(yóu)总(zǒng)的涡阻力(lì)和所有其他的(de)阻(zǔ)力组(zǔ)成(chéng)。在涡阻力等于其他阻力和的地方,阻力达到最小(xiǎo)值(zhí)。由于在给定飞行(háng)器质量的水平飞行(háng)中(zhōng),升力是个常(cháng)数,在(zài)曲线上最小(xiǎo)阻(zǔ)力点(diǎn)处就是飞行器(qì)的最大升(shēng)阻(zǔ)比出现的位(wèi)置。一个滑翔机(jī)的极曲线的形状(zhuàng)与这条曲线密切相关(guān),比(bǐ)如,用下(xià)沉速度比(bǐ)平飞速度(dù)而不是用总阻力系数比总(zǒng)升力系数。
失速(sù)
只要机翼(yì)产生(shēng)的升力足(zú)够抵消飞(fēi)行器的总载荷,飞行(háng)就(jiù)会一直飞(fēi)行。当升力急剧下(xià)降时(shí),飞机就失速。
记住,每次失速的直接原因是迎角过大。有很多飞行机动会增加飞机的迎角(jiǎo),但(dàn)是(shì)直到(dào)迎角过大之前飞机(jī)不会失速。
在三种情况下会超过临界迎(yíng)角:低速飞行、高速飞行和转弯飞行。
飞(fēi)机在平直飞行时如果(guǒ)飞得太慢也会失速。空速降低时,必(bì)须增加迎角来获得(dé)维持高速所(suǒ)需要的(de)升力。空速(sù)越低(dī),必须增(zēng)加更大的迎角(jiǎo)。最终,达到一个迎角(jiǎo),它会导致机(jī)翼不能产生足够的升(shēng)力维持飞机,飞机开始下降。如果空速(sù)进一步降(jiàng)低,飞(fēi)行就会失速,由于迎角已经超出(chū)临界迎(yíng)角,机翼上的气流被打(dǎ)乱了(变成了紊流)。
高(gāo)速飞行中的失速(sù)
展弦比
展弦比,为飞机空气动(dòng)力学的专有名词,是翼展长(zhǎng)度与平(píng)均气动弦长(zhǎng)的壁纸。无人机在设计时需要根据任务需求(qiú)选择展弦比。
地面效(xiào)应
地面效应也(yě)称为翼地效应或翼面效应,是(shì)一种使(shǐ)飞(fēi)行(háng)器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高升阻比的(de)流(liú)体力(lì)学(xué)效应。

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