阻力的产生飞行原理课件

阻力的产生主讲人：徐峰《飞行原理》01.气流在机体表面的流动状态02.摩擦阻力和压差阻力目录contents03.干扰阻力04.诱导阻力气流在机体表面的流动状态其中前三个阻力与飞机的升力无关，主要是由于空气的黏性引起，也统称为废阻力。在介绍飞机的阻力之前，应先了解与空气黏性有关的一些空气的流动状态。在低速飞行中飞机的阻力主要有摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力。气流在机体表面的流动状态由于空气有黏性，当它流过不是绝对光滑的机体表面时，机体表面对紧贴机体表面的气体微团产生阻滞力使其流速降为零，这层气体微团又阻滞与它相邻的外层气体微团，使其流速下降1附面层由于空气的黏性产生的阻滞力一层一层地向外影响下去，就在机体表面形成了沿机体表面法向方向、流速由零逐渐增加到外界气流流速的薄薄的一层空气层，这就叫做附面层，也称为边界层。气流在机体表面的流动状态2层流附面层和紊流附面层根据附面层内气体的流动状态，可以将附面层分为层流附面层和紊流附面层。气体流过机体表面时，在前段附面层内，流体微团层次分明地沿机体表面向后流动，上下各层之间的微团相互不混淆，这是层流附面层。而到了后段附面层，气体微团除了向前流动外，还上下乱窜、互相掺和，已分不清流动的层次了，这就形成了紊流附面层。附面层由层流状态转变为素流状态叫转捩，流动状态的转变区域叫转捩。气流在机体表面的流动状态如图所示，从驻点A到最低压力点B，附面层外界的气流逐渐加速，静压也随之逐渐减小。前面的压力大于后面的压力叫做顺压梯度。3附面层的分离顺压梯度会迫使气流加速向后流动，并对附面层内气流的流动起推动作用。但从B点向后，附面层外界的气流逐渐减速，静压也随之逐渐加大，形成了后面压力大于前面压力的逆压梯度。气流在机体表面的流动状态在进入逆压梯度区后，附面层内气流速度迅速下降，并在逆压作用下底层气流产生倒流，与顺流而下的气流相撞，气流将被拱起脱离机体表面并在主流气流的冲击下形成大的旋涡。这种现象叫做附面层分离。气流开始脱离机体表面的点叫做分离点。附面层分离生成的旋涡不断地被主流气流吹走，新的旋涡又不断地从机体表面生成，这样就在分离点后形成了涡流区，也称为尾流区。摩擦阻力和压差阻力“”其中，摩擦阻力是由于空气有黏性而产生的阻力，存在于附面层内。由于空气有黏性，当气流流过机体表面时，机体表面给气流阻滞力并生成附面层。根据牛顿第三定律：作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，同时作用在两个物体上。机体表面给气体微团向前的阻滞力，使其速度下降，气体微团必定给机体以大小相等、方向相反的向后的作用力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力和压差阻力如图所示气流流过机翼表面时，在机翼前缘的驻点A处速度降为零，形成最大的正压力点；在最低压力点B之后的逆压作用下附面层分离，又在机翼的后缘生成低压的涡流区。这样，机翼前缘区域的压力大于后缘区域的压力，前后压力差就形成了压差阻力。压差阻力是指气流流过飞机时，在机体前后压力差形成的阻力。摩擦阻力和压差阻力减小摩擦阻力和压差阻力的措施向附面层内输入动能，推迟附面层分离。采用制造旋涡法，也可以达到这个目的机翼采用层流翼型控制附面层的方法如下:附面层一旦发生分离就会产生压差阻力，并随着附面层分离形成的尾流旋涡区的扩大，由于空气黏性引起的阻力就从以摩擦阻力为主变为摩擦阻力和压差阻力同等重要，进一步转变为以压差阻力为主。所以，减小压差阻力的主要方法也是控制附面层——防止或推迟附面层分离。摩擦阻力和压差阻力如何减小摩擦阻力？暴露在空气中的机体各部件外形应采用流线型要尽量减小飞机机体的迎风面积减少压差阻力的措施包括飞行时，除了起气动作用的部件外，其他机体部件的轴线应尽量与气流方向平行减小摩擦阻力，一方面保持机体表面的光滑清洁。附面层的流动状态与机体表面光洁程度有很大关系。另一方面要尽量减小机体与气流的接触面积。干扰阻力要想减小干扰阻力，可以适当安排各部件之间的相对位置；并在部件结合部位安装整流罩，使结合部位较为光滑，减小流管的收缩和扩张。以上讲述的三种阻力都是由于空气具有黏性而产生的阻力，与升力的产生没有关系。这三种阻力被称为废阻力。干扰阻力是流过机体各部件的气流在部件结合处互相干扰而产生的阻力。诱导阻力1翼梢旋涡和下洗流气流流过机翼产生升力是由于上下翼面存在压力差，对有限翼展的机翼来说，这种压力差会使气流在沿机翼表面向后流动的同时，还会绕过翼梢从下翼面的高压区流向上翼面的低压区。诱导阻力是伴随升力而产生的一种阻力由于翼梢旋涡的作用，机翼上下表面的气流在向后流动的同时出现了向下流动的趋势。这种垂直气流方向向下的流动称为下洗，向下流动的速度称为下洗速度，用w表示。诱导阻力这样，不但使机翼下表面气流的流线由翼根向翼梢偏斜，使机翼上表面气流的流线由翼梢向翼根偏斜，而且在机翼的翼梢部位形成了由下向上旋转的翼梢旋涡。当气流以速度υ'流过机翼时，产生的升力L'应垂直于速度υ'。由于下洗，速度υ相对来流方向向下倾斜了一个角度，升力L’也会相对来流方向向后倾斜了一个角度，这样，升力L’除了在垂直来流方向上有一个起到升力作用的分量L外，还会沿来流方向产生一个分量D，这个向后作用阻碍飞机飞行的力叫做诱导阻力。诱导阻力2诱导阻力的产生诱导阻力如果上下翼面没有压力差，就不会产生升力，也就没有诱导阻力产生。上下翼面压力差越大，升力越大，诱导阻力也就越大。这和有些战斗机将副油箱悬挂在机翼翼梢，或有些飞机将垂直尾翼安装在水平尾翼翼梢的作用一样，可以阻止气流由下翼面流向上翼面，减弱翼梢旋涡，增大机翼有效翼展，减小诱导阻力。诱导阻力要想减小诱导阻力，可以在机翼安装翼梢小翼：低速飞行时，由于诱导阻力占较大比例，为了减少诱导阻力，除了采用大展弦比直机翼外，有时还会在机翼翼梢安装端板，就是在机翼翼梢安装一块垂直机翼平面的短板。诱导阻力低速飞行时飞机的阻力由摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力组成，总阻力应是废阻力和诱导阻力之和，如图所示为总阻力曲线。诱导阻力这四种阻力对飞行总阻力的贡献随着飞行速度和迎角的不同而变化。随着迎角的变化，废阻