第二章第頁12.3.2阻力的產生摩擦阻力(SkinFrictionDrag)壓差阻力(FormDrag)干擾阻力(InterferenceDrag)誘導阻力(InducedDrag)廢阻力(ParasiteDrag)升力粘性第二章第頁2摩擦阻力摩擦阻力是在附面層內產生的，由于空氣具有粘性，緊貼飛機表面的空氣受到阻礙作用而流速降低到零，根據作用力與反作用力定律，飛機必然受到空氣的反作用。這個反作用力與飛行方向相反，稱為摩擦阻力。影響摩擦阻力的因素紊流附面層的摩擦阻力比層流附面層的大。在附面層的底部，紊流附面層橫向速度梯度比層流附面層大得多，飛機表面對氣流的阻滯作用大。在普通的機翼表面，既有層流附面層，又有紊流附面層，所以為了減小摩擦阻力，人們就千方百計地使物體表面的流動保持層流狀態。所謂層流翼型，就是這樣設計的。飛機的表面積越大，摩擦阻力越大。在飛機設計和安裝過程中,盡可能縮小飛機暴露在氣流中的表面面積，也有助于減小摩擦阻力。飛機表面越粗糙，摩擦阻力越大。在飛機設計和制造過程中,應盡可能把飛機表面做得光滑些。例如，盡量考慮采用埋頭鉚釘鉚接飛機表面上的結構件(如蒙皮);

摩擦阻力的大小與附面層的類型密切相關，此外還取決于空氣與飛機的接觸面積和飛機的表面狀況。第二章第頁4摩擦阻力在飛機總阻力構成中占的比例較大摩擦阻力占總阻力的比例超音速戰斗機25-30%大型運輸機40%小型公務機50%水下物體70%船舶90%減小摩擦阻力的措施①機翼采用層流翼型。設法使附面層保持層流狀態②在機翼表面安裝一些氣功裝置，不斷向附面層輸入能量③保持機體表面的光滑清潔。④要盡量減小機體與氣流的接觸面積。第二章第頁7壓差阻力

壓差阻力是由于流動空氣中的物體的前后的壓力差，導致氣流附面層分離，從而產生的阻力。第二章第頁8順壓梯度與逆壓梯度順壓：A到B，沿流向壓力逐漸減小，如機翼上表面前段。逆壓：B到C，沿流向壓力逐漸增加，如機翼上表面后段。ABC第二章第頁9附面層分離

在逆壓梯度作用下，附面層底層出現倒流，與上層順流相互作用，形成漩渦脫離物體表面的現象。分離點第二章第頁10分離區的特點一

分離區內漩渦是一個個單獨產生的，它導致機翼的振動。第二章第頁11分離區的特點二分離區內壓強幾乎相等，并且等于分離點處的壓強。P分離點P1P2P3P4P分離點=P1=P2=P3=P4第二章第頁12分離區的特點三

附面層分離的內因是空氣的粘性，外因是因物體表面彎曲而出現的逆壓梯度。ABC第二章第頁13分離點與最小壓力點的位置ABC最小壓力點分離點第二章第頁14分離點與轉捩點的區別層流變為紊流（轉捩），順流變為倒流（分離）。分離可以發生在層流區，也可發生在紊流區。轉捩和分離的物理含義完全不同。第二章第頁15壓差阻力的產生

氣流流過機翼后，在機翼的后緣部分產生附面層分離形成渦流區，壓強降低；而在機翼前緣部分，氣流受阻壓強增大，這樣機翼前后緣就產生了壓力差，從而使機翼產生壓差阻力。物體形狀與壓差阻力大小的關系在平板前面氣流被阻滯,壓力升高:平板后面會產生大量的渦流，造成氣流分離而形成低壓區，這樣它的前后會形成很大的壓差阻力。如果在圓形平板的前面加上一個圓錐體，它的迎風面積并沒有改變,但形狀卻變了。這時平板前面的高壓區被圓錐體填滿了,氣流可以平滑地流過,壓強不會急劇升高，顯然這時平板后面仍有氣流分離，低壓區仍然存在，但是前后的壓強差卻大為減少,因而壓差阻力降低到原來平板壓差阻力的1/5左右如果在平板后面再加上一個細長的圓錐體，把充滿旋渦的低壓區也填滿，使得物體后面只出現很少的旋渦，那么實驗證明壓差阻力將會進一步降低到原來平板的1/25~1/20.像這樣前端圓鈍、后端尖細，像水滴或雨點似的物體，叫作流線型物體,簡稱“流線體”。流線型物體第二章第頁18分離點位置與壓差阻力大小的關系

分離點靠前，壓差阻力大。分離點靠后，壓差阻力小。ABCC’第二章第頁19影響壓差阻力的因素

總的來說，飛機壓差阻力與迎風面積、形狀和迎角有關。迎風面積大，壓差阻力大。迎角越大，壓差阻力也越大。壓差阻力在飛機總阻力構成中所占比例較小。(2)減小壓差阻力的措施①盡量減小飛機機體的迎風面積。②暴露在空氣中的機體各部件外形應采用流線型。③飛行時，除了起氣動作用的部件外，其他機體部件的鈾錢應盡量與氣流方向平行。第二章第頁21干擾阻力

飛機的各個部件，如機翼、機身、尾翼的單獨阻力之和小于把它們組合成一個整體所產生的阻力，這種由于各部件氣流之間的相互干擾而產生的額外阻力，稱為干擾阻力。氣流流過機翼和機身的連接處，在機翼和機身結合的中部,由于機翼表面和機身表面都向外凸出，流管收縮;而在后部由于機翼表面和機身表面都向內彎曲，流管擴張,在這里形成了一個截面面積先收縮后擴張的氣流通道。根據連續性定理和伯努利方程,氣流在流動過程中,壓強先變小后變大,這樣就使結合部的逆壓梯度增大,使附面層分離點前移，使翼身結合處后部的渦流區擴大,出現額外增加的壓差阻力，第二章第頁22

減小干擾阻力的措施干擾阻力在飛機總阻力中所占比例較小。①適當安排各部件之間的相對位置。中單翼干擾阻力量小，下單翼最大，上單翼居中。②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。第二章第頁23第二章第頁24下面是波音公司借助CFD技術針對DLR-F6翼身組合體模型進行的整流罩外形設計研究結果第二章第頁25第二章第頁26第二章第頁27第二章第頁28第二章第頁29第二章第頁30第二章第頁31誘導阻力

由于翼尖渦的誘導，導致氣流下洗，在平行于相對氣流方向出現阻礙飛機前進的力，這就是誘導阻力。第二章第頁32翼尖渦的形成

正常飛行時，下翼面的壓強比上翼面高，在上下翼面壓強差的作用下，下翼面的氣流就會繞過翼尖流向上翼面，第二章第頁33

正常飛行時，下翼面的壓強比上翼面高，在上下翼面壓強差的作用下，下翼面的氣流就會繞過翼尖流向上翼面，就使下翼面的流線由機翼的翼根向翼尖傾斜，上翼面反之。翼尖渦的形成第二章第頁34翼尖渦的形成

由于上、下翼面氣流在后緣處具有不同的流向，于是就形成旋渦，并在翼尖卷成翼尖渦，翼尖渦向后流即形成翼尖渦流。第二章第頁35翼尖渦形成的進一步分析注意旋轉方向第二章第頁36翼尖渦的立體形態第二章第頁37翼尖渦的形態第二章第頁38