4.3 阻力.ppt

飞行原理 CAFUC 第四章 飞机的低速空气动力 飞行原理 CAFUC 4 3阻力 第二章第页 3 阻力是与飞机运动轨迹平行 与飞行速度方向相反的力 阻力阻碍飞机的飞行 但没有阻力飞机又无法稳定飞行 第二章第页 4 阻力的分类 对于低速飞机 根据阻力的形成原因 可将阻力分为 摩擦阻力 SkinFrictionDrag 压差阻力 FormDrag 干扰阻力 InterferenceDrag 诱导阻力 InducedDrag 废阻力 ParasiteDrag 升力 粘性 第二章第页 5 摩擦阻力 由于紧贴飞机表面的空气受到阻碍作用而流速降低到零 根据作用力与反作用力定律 飞机必然受到空气的反作用 这个反作用力与飞行方向相反 称为摩擦阻力 第二章第页 6 影响摩擦阻力的因素 紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大 飞机的表面积越大 摩擦阻力越大 飞机表面越粗糙 摩擦阻力越大 摩擦阻力的大小与附面层的类型密切相关 此外还取决于空气与飞机的接触面积和飞机的表面状况 第二章第页 7 摩擦阻力在飞机总阻力构成中占的比例较大 第二章第页 8 压差阻力 形状阻力 压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差 导致气流附面层分离 从而产生的阻力 第二章第页 9 压差阻力的产生 气流流过机翼后 在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区 压强降低 而在机翼前缘部分 气流受阻压强增大 这样机翼前后缘就产生了压力差 从而使机翼产生压差阻力 第二章第页 10 分离点位置与压差阻力大小的关系 分离点靠前 压差阻力大 分离点靠后 压差阻力小 分离点的位置主要取决于迎角的大小 迎角越大 分离点越靠近机翼前缘 A B C C 第二章第页 11 影响压差阻力的因素 总的来说 飞机压差阻力与迎风面积 形状和迎角有关 迎风面积大 压差阻力大 迎角越大 压差阻力也越大 压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小 第二章第页 12 干扰阻力 飞机的各个部件 如机翼 机身 尾翼的单独阻力之和小于把它们组合成一个整体所产生的阻力 这种由于各部件气流之间的相互干扰而产生的额外阻力 称为干扰阻力 第二章第页 13 干扰阻力的消除 干扰阻力在飞机总阻力中所占比例较小 飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮 可以有效地减小干扰阻力的大小 第二章第页 14 诱导阻力 由于翼尖涡的诱导 导致气流下洗 在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力 这就是诱导阻力 第二章第页 15 翼尖涡的形成 正常飞行时 下翼面的压强比上翼面高 在上下翼面压强差的作用下 下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面 这样形成的漩涡流称为翼尖涡 注意旋转方向 第二章第页 16 正常飞行时 下翼面的压强比上翼面高 在上下翼面压强差的作用下 下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面 就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾斜 上翼面反之 翼尖涡的形成 第二章第页 17 翼尖涡的形成 由于上 下翼面气流在后缘处具有不同的流向 于是就形成旋涡 并在翼尖卷成翼尖涡 翼尖涡向后流即形成翼尖涡流 第二章第页 18 翼尖涡形成的进一步分析 注意旋转方向 第二章第页 19 翼尖涡的立体形态 第二章第页 20 翼尖涡的形态 第二章第页 21 下洗流 DownWash 和下洗角 由于两个翼尖涡的存在 会导致在翼展范围内出现一个向下的诱导速度场 称为下洗 在亚音速范围内 这下洗速度场会覆盖整个飞机所处空间范围 第二章第页 22 下洗角 下洗速度的存在 改变了翼型的气流方向 使流过翼型的气流向下倾斜 这个向下倾斜的气流称为下洗流 下洗流与相对气流之间的夹角称为下洗角 第二章第页 23 下洗速度沿翼展分布 不同平面形状的机翼 沿展向下洗速度的分布是不一样的 第二章第页 24 诱导阻力的产生 有限展长机翼与无限展长机翼相比 由于前者存在翼尖涡和下洗速度场 导致前者的总空气动力较后者更加后斜 即前者总空气动力沿飞行速度方向 即远前方相对气流方向 的分量较后者更大 这一增加的阻力即为诱导阻力 第二章第页 25 诱导阻力的大小 Di CDi1 2 V2S 机翼平面形状 椭圆形机翼的诱导阻力最小 展弦比越大 诱导阻力越小 升力越大 诱导阻力越大 平直飞行中 诱导阻力与飞行速度平方成反比 翼梢形状影响诱导阻力 第二章第页 26 影响诱导阻力的因素 机翼平面形状 椭圆形机翼的诱导阻力最小 展弦比越大 诱导阻力越小升力越大 诱导阻力越大平直飞行中 诱导阻力与飞行速度平方成反比翼梢小翼可以减小诱导阻力 第二章第页 27 展弦比对诱导阻力的影响 第二章第页 28 展弦比对诱导阻力的影响 第二章第页 29 高展弦比飞机 第二章第页 30 空速大小对诱导阻力大小的影响 空速小 下洗角大 诱导阻力大 空速大 下洗角小 诱导阻力小 第二章第页 31 翼梢小翼 第二章第页 32 翼梢小翼可以减小诱导阻力 第二章第页 33 翼梢小翼可以减小诱导阻力 翼梢小翼改变了机翼沿展向分布的翼载荷 第二章第页 34 翼梢小翼可以减小总阻力 第二章第页 35 阻力公式 飞机的阻力系数 飞机的飞行动压 机翼的面积 第二章第页 36 回顾阻力组成 摩擦阻力 SkinFrictionDrag 压差阻力 FormDrag 干扰阻力 InterferenceDrag 诱导阻力 InducedDrag 废阻力 ParasiteDrag 第二章第页 37 阻力相关资料 第二章第页 38 4 4阻力特性 阻力系数的变化规律 第二章第页 39 阻力系数随迎角的变化规律 在中小迎角范围 阻力系数随迎角增大而缓慢增大 飞机阻力主要为摩擦阻力 在迎角较大时 阻力系数随迎角增大而较快增大 飞机阻力主要为压差阻力和诱导阻力 在接近或超过临近迎角时 阻力系数随迎角