固定翼的飛行原理(一)

??????? 要了解固定翼的飛行原理堕汞,首先我們必須先知道飛機(jī)的組成及其功用,飛機(jī)的升力是如何產(chǎn)生的等問(wèn)題。這些問(wèn)題將分成幾個(gè)部分簡(jiǎn)要講解晃琳。?

一讯检、固定翼的主要組成部件及功用

????????到目前為止,除了少數(shù)特殊形式的飛機(jī)外卫旱,大多數(shù)固定翼都由機(jī)翼人灼、機(jī)身、尾翼顾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置五個(gè)主要部分組成 :

1. 機(jī)翼——機(jī)翼的主要功用是產(chǎn)生升力投放,以支持飛機(jī)在空中飛行,同時(shí)也起到一定的平衡作用适贸。在機(jī)翼上一般安裝有副翼和襟翼灸芳,操縱副翼可使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)涝桅,放下襟翼可使升力增大。機(jī)翼上還可安裝發(fā)動(dòng)機(jī)烙样、起落架和油箱等冯遂。不同用途的飛機(jī)其機(jī)翼形狀、大小也各有不同谒获。

2. 機(jī)身——機(jī)身的主要功用是裝載武器蛤肌、貨物和各種設(shè)備,將飛機(jī)的其他部件如:機(jī)翼批狱、尾翼及發(fā)動(dòng)機(jī)等連接成一個(gè)整體裸准。

3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可動(dòng)的升降舵組成赔硫,有的高速飛機(jī)將水平安定面和升降舵合為一體成為全動(dòng)平尾炒俱。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動(dòng)的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機(jī)俯仰和偏轉(zhuǎn)卦停,保證飛機(jī)能平穩(wěn)飛行向胡。

4.起落裝置——飛機(jī)的起落架大都由減震支柱和機(jī)輪組成,作用是起飛惊完、著陸滑跑僵芹,地面滑行和停放時(shí)支撐飛機(jī)。

5.動(dòng)力裝置——動(dòng)力裝置主要用來(lái)產(chǎn)生拉力和推力小槐,使飛機(jī)前進(jìn)拇派。

飛機(jī)上除了這五個(gè)主要部分外,根據(jù)飛機(jī)操作和執(zhí)行任務(wù)的需要凿跳,還裝有各種儀表件豌、通訊設(shè)備、領(lǐng)航設(shè)備控嗜、安全設(shè)備等其他設(shè)備茧彤。

二、飛機(jī)的升力和阻力
  飛機(jī)是重于空氣的飛行器疆栏,當(dāng)飛機(jī)飛行在空中曾掂,就會(huì)產(chǎn)生作用于飛機(jī)的空氣動(dòng)力,飛機(jī)就是靠空氣動(dòng)力升空飛行的壁顶。在了解飛機(jī)升力和阻力的產(chǎn)生之前珠洗,我們還要認(rèn)識(shí)空氣流動(dòng)的特性,即空氣流動(dòng)的基本規(guī)律若专。流動(dòng)的空氣就是氣流许蓖,一種流體,這里我們要引用兩個(gè)流體定理:連續(xù)性定理和伯努利定理

????????流體的連續(xù)性定理:當(dāng)流體連續(xù)不斷而穩(wěn)定地流過(guò)一個(gè)粗細(xì)不等的管道時(shí),由于管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來(lái)膊爪,因此在同一時(shí)間內(nèi)自阱,流進(jìn)任一切面的流體的質(zhì)量和從另一切面流出的流體質(zhì)量是相等的。

????????連續(xù)性定理闡述了流體在流動(dòng)中流速和管道切面之間的關(guān)系蚁飒。流體在流動(dòng)中动壤,不僅流速和管道切面相互聯(lián)系萝喘,而且流速和壓力之間也相互聯(lián)系淮逻。伯努利定理就是要闡述流體流動(dòng)在流動(dòng)中流速和壓力之間的關(guān)系。

?????? 伯努利定理基本內(nèi)容:流體在一個(gè)管道中流動(dòng)時(shí)阁簸,流速大的地方壓力小爬早,流速小的地方壓力大。

??????? 飛機(jī)的升力絕大部分是由機(jī)翼產(chǎn)生启妹,尾翼通常產(chǎn)生負(fù)升力筛严,飛機(jī)其他部分產(chǎn)生的升力很小,一般不考慮饶米〗翱校空氣流到機(jī)翼前緣,分成上檬输、下兩股氣流照瘾,分別沿機(jī)翼上、下表面流過(guò)丧慈,在機(jī)翼后緣重新匯合向后流去析命。機(jī)翼上表面比較凸出,流管較細(xì)逃默,說(shuō)明流速加快鹃愤,壓力降低。而機(jī)翼下表面完域,氣流受阻擋作用软吐,流管變粗,流速減慢吟税,壓力增大凹耙。這里我們就引用到了上述兩個(gè)定理。于是機(jī)翼上乌妙、下表面出現(xiàn)了壓力差使兔,垂直于相對(duì)氣流方向的壓力差的總和就是機(jī)翼的升力。這樣重于空氣的飛機(jī)借助機(jī)翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力藤韵,從而翱翔在藍(lán)天上了虐沥。

 ??? 機(jī)翼升力的產(chǎn)生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正壓力的作用,一般機(jī)翼上表面形成的吸力占總升力的60-80%左右欲险,下表面的正壓形成的升力只占總升力的20-40%左右镐依。

???????? 飛機(jī)飛行在空氣中會(huì)有各種阻力,阻力是與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣動(dòng)力天试,它阻礙飛機(jī)的前進(jìn)槐壳,這里我們也需要對(duì)它有所了解。按阻力產(chǎn)生的原因可分為摩擦阻力喜每、壓差阻力务唐、誘導(dǎo)阻力和干擾阻力。

1.摩擦阻力——空氣的物理特性之一就是粘性带兜。當(dāng)空氣流過(guò)飛機(jī)表面時(shí)枫笛,由于粘性,空氣同飛機(jī)表面發(fā)生摩擦刚照,產(chǎn)生一個(gè)阻止飛機(jī)前進(jìn)的力刑巧,這個(gè)力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小无畔,決定于空氣的粘性啊楚,飛機(jī)的表面狀況,以及同空氣相接觸的飛機(jī)表面積浑彰」Ю恚空氣粘性越大、飛機(jī)表面越粗糙闸昨、飛機(jī)表面積越大蚯斯,摩擦阻力就越大。

2.壓差阻力——人在逆風(fēng)中行走饵较,會(huì)感到阻力的作用拍嵌,這就是一種壓差阻力。這種由前后壓力差形成的阻力叫壓差阻力循诉。飛機(jī)的機(jī)身横辆、尾翼等部件都會(huì)產(chǎn)生壓差阻力。

3.誘導(dǎo)阻力——升力產(chǎn)生的同時(shí)還對(duì)飛機(jī)附加了一種阻力茄猫。這種因產(chǎn)生升力而誘導(dǎo)出來(lái)的阻力稱為誘導(dǎo)阻力狈蚤,是飛機(jī)為產(chǎn)生升力而付出的一種“代價(jià)”。其產(chǎn)生的過(guò)程較復(fù)雜這里就不在詳訴划纽。

4.干擾阻力——它是飛機(jī)各部分之間因氣流相互干擾而產(chǎn)生的一種額外阻力脆侮。這種阻力容易產(chǎn)生在機(jī)身和機(jī)翼、機(jī)身和尾翼勇劣、機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙靖避、機(jī)翼和副油箱之間潭枣。

三、影響升力和阻力的因素

???????? 升力和阻力是飛機(jī)在空氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中(相對(duì)氣流)中產(chǎn)生的幻捏。影響升力和阻力的基本因素有:機(jī)翼在氣流中的相對(duì)位置(迎角)盆犁、氣流的速度和空氣密度以及飛機(jī)本身的特點(diǎn)(飛機(jī)表面質(zhì)量、機(jī)翼形狀篡九、機(jī)翼面積谐岁、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開(kāi)等)。

1.迎角對(duì)升力和阻力的影響——相對(duì)氣流方向與翼弦所夾的角度叫迎角榛臼。在飛行速度等其它條件相同的情況下伊佃,得到最大升力的迎角,叫做臨界迎角讽坏。在小于臨界迎角范圍內(nèi)增大迎角锭魔,升力增大:超過(guò)臨界臨界迎角后例证,再增大迎角路呜,升力反而減小。迎角增大织咧,阻力也越大胀葱,迎角越大,阻力增加越多:超過(guò)臨界迎角笙蒙,阻力急劇增大抵屿。

2.飛行速度和空氣密度對(duì)升力阻力的影響——飛行速度越大升力、阻力越大捅位。升力轧葛、阻力與飛行速度的平方成正比例,即速度增大到原來(lái)的兩倍艇搀,升力和阻力增大到原來(lái)的四倍:速度增大到原來(lái)的三倍尿扯,勝利和阻力也會(huì)增大到原來(lái)的九倍⊙娴瘢空氣密度大衷笋,空氣動(dòng)力大,升力和阻力自然也大矩屁”僮冢空氣密度增大為原來(lái)的兩倍,升力和阻力也增大為原來(lái)的兩倍吝秕,即升力和阻力與空氣密度成正比例泊脐。

3.機(jī)翼面積,形狀和表面質(zhì)量對(duì)升力烁峭、阻力的影響——機(jī)翼面積大容客,升力大,阻力也大。升力和阻力都與機(jī)翼面積的大小成正比例耘柱。機(jī)翼形狀對(duì)升力如捅、阻力有很大影響,從機(jī)翼切面形狀的相對(duì)厚度调煎、最大厚度位置镜遣、機(jī)翼平面形狀、襟翼和前緣翼縫的位置到機(jī)翼結(jié)冰都對(duì)升力士袄、阻力影響較大悲关。還有飛機(jī)表面光滑與否對(duì)摩擦阻力也會(huì)有影響,飛機(jī)表面相對(duì)光滑娄柳,阻力相對(duì)也會(huì)較小寓辱,反之則大。

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