阻力的產(chǎn)生主講人：徐峰《飛行原理》01.氣流在機(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)02.摩擦阻力和壓差阻力目錄contents03.干擾阻力04.誘導(dǎo)阻力氣流在機(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)其中前三個(gè)阻力與飛機(jī)的升力無(wú)關(guān)，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(jī)的阻力之前，應(yīng)先了解與空氣黏性有關(guān)的一些空氣的流動(dòng)狀態(tài)。在低速飛行中飛機(jī)的阻力主要有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力。氣流在機(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)由于空氣有黏性，當(dāng)它流過(guò)不是絕對(duì)光滑的機(jī)體表面時(shí)，機(jī)體表面對(duì)緊貼機(jī)體表面的氣體微團(tuán)產(chǎn)生阻滯力使其流速降為零，這層氣體微團(tuán)又阻滯與它相鄰的外層氣體微團(tuán)，使其流速下降1附面層由于空氣的黏性產(chǎn)生的阻滯力一層一層地向外影響下去，就在機(jī)體表面形成了沿機(jī)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(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)2層流附面層和紊流附面層根據(jù)附面層內(nèi)氣體的流動(dòng)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(guò)機(jī)體表面時(shí)，在前段附面層內(nèi)，流體微團(tuán)層次分明地沿機(jī)體表面向后流動(dòng)，上下各層之間的微團(tuán)相互不混淆，這是層流附面層。而到了后段附面層，氣體微團(tuán)除了向前流動(dòng)外，還上下亂竄、互相摻和，已分不清流動(dòng)的層次了，這就形成了紊流附面層。附面層由層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗亓鳡顟B(tài)叫轉(zhuǎn)捩，流動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變區(qū)域叫轉(zhuǎn)捩。氣流在機(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)如圖所示，從駐點(diǎn)A到最低壓力點(diǎn)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(huì)迫使氣流加速向后流動(dòng)，并對(duì)附面層內(nèi)氣流的流動(dòng)起推動(dòng)作用。但從B點(diǎn)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(jī)體表面的流動(dòng)狀態(tài)在進(jìn)入逆壓梯度區(qū)后，附面層內(nèi)氣流速度迅速下降，并在逆壓作用下底層氣流產(chǎn)生倒流，與順流而下的氣流相撞，氣流將被拱起脫離機(jī)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(kāi)始脫離機(jī)體表面的點(diǎn)叫做分離點(diǎn)。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(jī)體表面生成，這樣就在分離點(diǎn)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(chǎn)生的阻力，存在于附面層內(nèi)。由于空氣有黏性，當(dāng)氣流流過(guò)機(jī)體表面時(shí)，機(jī)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(shí)作用在兩個(gè)物體上。機(jī)體表面給氣體微團(tuán)向前的阻滯力，使其速度下降，氣體微團(tuán)必定給機(jī)體以大小相等、方向相反的向后的作用力，這個(gè)力就是摩擦阻力。摩擦阻力和壓差阻力如圖所示氣流流過(guò)機(jī)翼表面時(shí)，在機(jī)翼前緣的駐點(diǎn)A處速度降為零，形成最大的正壓力點(diǎn)；在最低壓力點(diǎn)B之后的逆壓作用下附面層分離，又在機(jī)翼的后緣生成低壓的渦流區(qū)。這樣，機(jī)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(guò)飛機(jī)時(shí)，在機(jī)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(nèi)輸入動(dòng)能，推遲附面層分離。采用制造旋渦法，也可以達(dá)到這個(gè)目的機(jī)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(huì)產(chǎn)生壓差阻力，并隨著附面層分離形成的尾流旋渦區(qū)的擴(kuò)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(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詨翰钭枇橹鳌Ｋ裕瑴p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(jī)體各部件外形應(yīng)采用流線型要盡量減小飛機(jī)機(jī)體的迎風(fēng)面積減少壓差阻力的措施包括飛行時(shí)，除了起氣動(dòng)作用的部件外，其他機(jī)體部件的軸線應(yīng)盡量與氣流方向平行減小摩擦阻力，一方面保持機(jī)體表面的光滑清潔。附面層的流動(dòng)狀態(tài)與機(jī)體表面光潔程度有很大關(guān)系。另一方面要盡量減小機(jī)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(dāng)安排各部件之間的相對(duì)位置；并在部件結(jié)合部位安裝整流罩，使結(jié)合部位較為光滑，減小流管的收縮和擴(kuò)張。以上講述的三種阻力都是由于空氣具有黏性而產(chǎn)生的阻力，與升力的產(chǎn)生沒(méi)有關(guān)系。這三種阻力被稱為廢阻力。干擾阻力是流過(guò)機(jī)體各部件的氣流在部件結(jié)合處互相干擾而產(chǎn)生的阻力。誘導(dǎo)阻力1翼梢旋渦和下洗流氣流流過(guò)機(jī)翼產(chǎn)生升力是由于上下翼面存在壓力差，對(duì)有限翼展的機(jī)翼來(lái)說(shuō)，這種壓力差會(huì)使氣流在沿機(jī)翼表面向后流動(dòng)的同時(shí)，還會(huì)繞過(guò)翼梢從下翼面的高壓區(qū)流向上翼面的低壓區(qū)。誘導(dǎo)阻力是伴隨升力而產(chǎn)生的一種阻力由于翼梢旋渦的作用，機(jī)翼上下表面的氣流在向后流動(dòng)的同時(shí)出現(xiàn)了向下流動(dòng)的趨勢(shì)。這種垂直氣流方向向下的流動(dòng)稱為下洗，向下流動(dòng)的速度稱為下洗速度，用w表示。誘導(dǎo)阻力這樣，不但使機(jī)翼下表面氣流的流線由翼根向翼梢偏斜，使機(jī)翼上表面氣流的流線由翼梢向翼根偏斜，而且在機(jī)翼的翼梢部位形成了由下向上旋轉(zhuǎn)的翼梢旋渦。當(dāng)氣流以速度υ'流過(guò)機(jī)翼時(shí)，產(chǎn)生的升力L'應(yīng)垂直于速度υ'。由于下洗，速度υ相對(duì)來(lái)流方向向下傾斜了一個(gè)角度，升力L’也會(huì)相對(duì)來(lái)流方向向后傾斜了一個(gè)角度，這樣，升力L’除了在垂直來(lái)流方向上有一個(gè)起到升力作用的分量L外，還會(huì)沿來(lái)流方向產(chǎn)生一個(gè)分量D，這個(gè)向后作用阻礙飛機(jī)飛行的力叫做誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力2誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力如果上下翼面沒(méi)有壓力差，就不會(huì)產(chǎn)生升力，也就沒(méi)有誘導(dǎo)阻力產(chǎn)生。上下翼面壓力差越大，升力越大，誘導(dǎo)阻力也就越大。這和有些戰(zhàn)斗機(jī)將副油箱懸掛在機(jī)翼翼梢，或有些飛機(jī)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(jī)翼有效翼展，減小誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力要想減小誘導(dǎo)阻力，可以在機(jī)翼安裝翼梢小翼：低速飛行時(shí)，由于誘導(dǎo)阻力占較大比例，為了減少誘導(dǎo)阻力，除了采用大展弦比直機(jī)翼外，有時(shí)還會(huì)在機(jī)翼翼梢安裝端板，就是在機(jī)翼翼梢安裝一塊垂直機(jī)翼平面的短板。誘導(dǎo)阻力低速飛行時(shí)飛機(jī)的阻力由摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力組成，總阻力應(yīng)是廢阻力和誘導(dǎo)阻力之和，如圖所示為總阻力曲線。誘導(dǎo)阻力這四種阻力對(duì)飛行總阻力的貢獻(xiàn)隨著飛行速度和迎角的不同而變化。隨著迎角的變化，廢阻