阻力的產生主講人：徐峰《飛行原理》01.氣流在機體表面的流動狀態(tài)02.摩擦阻力和壓差阻力目錄contents03.干擾阻力04.誘導阻力氣流在機體表面的流動狀態(tài)其中前三個阻力與飛機的升力無關，主要是由于空氣的黏性引起，也統(tǒng)稱為廢阻力。在介紹飛機的阻力之前，應先了解與空氣黏性有關的一些空氣的流動狀態(tài)。在低速飛行中飛機的阻力主要有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導阻力。氣流在機體表面的流動狀態(tài)由于空氣有黏性，當它流過不是絕對光滑的機體表面時，機體表面對緊貼機體表面的氣體微團產生阻滯力使其流速降為零，這層氣體微團又阻滯與它相鄰的外層氣體微團，使其流速下降1附面層由于空氣的黏性產生的阻滯力一層一層地向外影響下去，就在機體表面形成了沿機體表面法向方向、流速由零逐漸增加到外界氣流流速的薄薄的一層空氣層，這就叫做附面層，也稱為邊界層。氣流在機體表面的流動狀態(tài)2層流附面層和紊流附面層根據(jù)附面層內氣體的流動狀態(tài)，可以將附面層分為層流附面層和紊流附面層。氣體流過機體表面時，在前段附面層內，流體微團層次分明地沿機體表面向后流動，上下各層之間的微團相互不混淆，這是層流附面層。而到了后段附面層，氣體微團除了向前流動外，還上下亂竄、互相摻和，已分不清流動的層次了，這就形成了紊流附面層。附面層由層流狀態(tài)轉變?yōu)樗亓鳡顟B(tài)叫轉捩，流動狀態(tài)的轉變區(qū)域叫轉捩。氣流在機體表面的流動狀態(tài)如圖所示，從駐點A到最低壓力點B，附面層外界的氣流逐漸加速，靜壓也隨之逐漸減小。前面的壓力大于后面的壓力叫做順壓梯度。3附面層的分離順壓梯度會迫使氣流加速向后流動，并對附面層內氣流的流動起推動作用。但從B點向后，附面層外界的氣流逐漸減速，靜壓也隨之逐漸加大，形成了后面壓力大于前面壓力的逆壓梯度。氣流在機體表面的流動狀態(tài)在進入逆壓梯度區(qū)后，附面層內氣流速度迅速下降，并在逆壓作用下底層氣流產生倒流，與順流而下的氣流相撞，氣流將被拱起脫離機體表面并在主流氣流的沖擊下形成大的旋渦。這種現(xiàn)象叫做附面層分離。氣流開始脫離機體表面的點叫做分離點。附面層分離生成的旋渦不斷地被主流氣流吹走，新的旋渦又不斷地從機體表面生成，這樣就在分離點后形成了渦流區(qū)，也稱為尾流區(qū)。摩擦阻力和壓差阻力“”其中，摩擦阻力是由于空氣有黏性而產生的阻力，存在于附面層內。由于空氣有黏性，當氣流流過機體表面時，機體表面給氣流阻滯力并生成附面層。根據(jù)牛頓第三定律：作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，同時作用在兩個物體上。機體表面給氣體微團向前的阻滯力，使其速度下降，氣體微團必定給機體以大小相等、方向相反的向后的作用力，這個力就是摩擦阻力。摩擦阻力和壓差阻力如圖所示氣流流過機翼表面時，在機翼前緣的駐點A處速度降為零，形成最大的正壓力點；在最低壓力點B之后的逆壓作用下附面層分離，又在機翼的后緣生成低壓的渦流區(qū)。這樣，機翼前緣區(qū)域的壓力大于后緣區(qū)域的壓力，前后壓力差就形成了壓差阻力。壓差阻力是指氣流流過飛機時，在機體前后壓力差形成的阻力。摩擦阻力和壓差阻力減小摩擦阻力和壓差阻力的措施向附面層內輸入動能，推遲附面層分離。采用制造旋渦法，也可以達到這個目的機翼采用層流翼型控制附面層的方法如下:附面層一旦發(fā)生分離就會產生壓差阻力，并隨著附面層分離形成的尾流旋渦區(qū)的擴大，由于空氣黏性引起的阻力就從以摩擦阻力為主變?yōu)槟Σ磷枇蛪翰钭枇ν戎匾M一步轉變?yōu)橐詨翰钭枇橹?。所以，減小壓差阻力的主要方法也是控制附面層——防止或推遲附面層分離。摩擦阻力和壓差阻力如何減小摩擦阻力？暴露在空氣中的機體各部件外形應采用流線型要盡量減小飛機機體的迎風面積減少壓差阻力的措施包括飛行時，除了起氣動作用的部件外，其他機體部件的軸線應盡量與氣流方向平行減小摩擦阻力，一方面保持機體表面的光滑清潔。附面層的流動狀態(tài)與機體表面光潔程度有很大關系。另一方面要盡量減小機體與氣流的接觸面積。干擾阻力要想減小干擾阻力，可以適當安排各部件之間的相對位置；并在部件結合部位安裝整流罩，使結合部位較為光滑，減小流管的收縮和擴張。以上講述的三種阻力都是由于空氣具有黏性而產生的阻力，與升力的產生沒有關系。這三種阻力被稱為廢阻力。干擾阻力是流過機體各部件的氣流在部件結合處互相干擾而產生的阻力。誘導阻力1翼梢旋渦和下洗流氣流流過機翼產生升力是由于上下翼面存在壓力差，對有限翼展的機翼來說，這種壓力差會使氣流在沿機翼表面向后流動的同時，還會繞過翼梢從下翼面的高壓區(qū)流向上翼面的低壓區(qū)。誘導阻力是伴隨升力而產生的一種阻力由于翼梢旋渦的作用，機翼上下表面的氣流在向后流動的同時出現(xiàn)了向下流動的趨勢。這種垂直氣流方向向下的流動稱為下洗，向下流動的速度稱為下洗速度，用w表示。誘導阻力這樣，不但使機翼下表面氣流的流線由翼根向翼梢偏斜，使機翼上表面氣流的流線由翼梢向翼根偏斜，而且在機翼的翼梢部位形成了由下向上旋轉的翼梢旋渦。當氣流以速度υ'流過機翼時，產生的升力L'應垂直于速度υ'。由于下洗，速度υ相對來流方向向下傾斜了一個角度，升力L’也會相對來流方向向后傾斜了一個角度，這樣，升力L’除了在垂直來流方向上有一個起到升力作用的分量L外，還會沿來流方向產生一個分量D，這個向后作用阻礙飛機飛行的力叫做誘導阻力。誘導阻力2誘導阻力的產生誘導阻力如果上下翼面沒有壓力差，就不會產生升力，也就沒有誘導阻力產生。上下翼面壓力差越大，升力越大，誘導阻力也就越大。這和有些戰(zhàn)斗機將副油箱懸掛在機翼翼梢，或有些飛機將垂直尾翼安裝在水平尾翼翼梢的作用一樣，可以阻止氣流由下翼面流向上翼面，減弱翼梢旋渦，增大機翼有效翼展，減小誘導阻力。誘導阻力要想減小誘導阻力，可以在機翼安裝翼梢小翼：低速飛行時，由于誘導阻力占較大比例，為了減少誘導阻力，除了采用大展弦比直機翼外，有時還會在機翼翼梢安裝端板，就是在機翼翼梢安裝一塊垂直機翼平面的短板。誘導阻力低速飛行時飛機的阻力由摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導阻力組成，總阻力應是廢阻力和誘導阻力之和，如圖所示為總阻力曲線。誘導阻力這四種阻力對飛行總阻力的貢獻隨著飛行速度和迎角的不同而變化。隨著迎角的變化，廢阻