空氣動力學(xué)基本理論-阻力的產(chǎn)生

阻力阻力主要內(nèi)容阻力的產(chǎn)生阻力的計算公式阻力的影響因素阻力的產(chǎn)生阻力摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力在低速飛行中，摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力與飛機(jī)的升力無關(guān)，主要是由于空氣的粘性引起的，統(tǒng)稱為廢阻力。2023/12/15氣流在機(jī)體表面的流動狀態(tài)1、附面層由于空氣的粘性產(chǎn)生阻滯力一層一層的向外影響下去，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。由機(jī)體表面到附面層邊界（流速增大到外界氣流流速99%處）的距離為附面層的厚度。2023/12/152023/12/15沿機(jī)體表面流動的距離越長，機(jī)體表面對氣體微團(tuán)的阻滯力作用時間越長，并不斷地向外影響，逐漸將緊貼附面層的外界氣流減速成為附面層內(nèi)的氣流，附面層的厚度就越來越厚。附面層2023/12/152、層流附面層和紊流附面層根據(jù)附面層內(nèi)氣體的流動狀態(tài)，可分為層流和紊流附面層兩種。附面層由層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)叫轉(zhuǎn)捩點，流動狀態(tài)的轉(zhuǎn)變區(qū)域叫做轉(zhuǎn)捩段。2023/12/15附面層由層流狀態(tài)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)的原因：氣流流過機(jī)體表面的距離越長，附面層越厚，附面層內(nèi)的分層流動越不穩(wěn)定。機(jī)體表面過于粗糙、凸凹不平（油污、贓物、突出的鉚釘頭、蒙皮接縫）等對附面層不斷地擾動，使已不平穩(wěn)附面層的流線上下脈動，扭曲變形；2023/12/15層流附面層與紊流附面層的差別紊流附面層的厚度比層流附面層要厚；在紊流附面層底部，氣流的橫向速度梯度比層流附面層的大得多；紊流附面層比層流附面層在流動的過程中能量損耗的多。2023/12/15附面層的分離主要是由于氣流的流動特點決定的---氣流總是從高壓流向低壓；分析附面層在機(jī)翼上表面上壓力分布特點：2023/12/15摩擦阻力是由于空氣有粘性而產(chǎn)生的阻力，存在于附面層內(nèi)。另外，摩擦阻力還與附面層內(nèi)的流動狀態(tài)有關(guān)。如果物體表面的邊界層是層流邊界層，空氣粘性所引起的摩擦阻力就比較小，如果物體表面的邊界層是紊流邊界層，空氣粘性所引起的摩擦阻力就比較大。摩擦阻力2023/12/15摩擦阻力2023/12/15摩擦阻力的大小除與附面層內(nèi)氣流的流動狀態(tài)有關(guān)外，還與機(jī)體與氣流的接觸面積的大小以及機(jī)體表面狀態(tài)有關(guān)。機(jī)體與氣流的接觸面積越大，機(jī)體表面越粗糙，摩擦阻力越大2023/12/15機(jī)翼采用層流翼型減小摩擦阻力的措施2023/12/15在機(jī)翼表面安裝一些氣動裝置，不斷向附面層輸入能量；結(jié)構(gòu)上也可以采取對附面層進(jìn)行吸或吹的措施，加大附面層內(nèi)氣流的流動速度，減小附面層的厚度，使附面層保持層流狀態(tài)。2023/12/15保持機(jī)體表面光滑清潔。機(jī)體表面對氣流的任何一個擾動都會使附面層內(nèi)的流動狀態(tài)發(fā)生改變，使轉(zhuǎn)捩點大大提前。注：維修時，一定要保持機(jī)體的光滑整潔，特別是氣動力面。如：機(jī)翼尾翼的前緣、上表面等，要保證機(jī)體表面沒有污物，沒有劃傷、凹陷或凸起，要注意埋頭鉚釘?shù)你T接質(zhì)量和蒙皮搭接縫的光滑密封等2023/12/15表面光滑與否對摩擦阻力的影響很大SR-71黑鳥式偵察機(jī)2023/12/15盡量減少機(jī)體與氣流的接觸面積。對飛機(jī)進(jìn)行修理改裝時，應(yīng)注意不要過多增加機(jī)體的外露面積，否則會增大阻力，使飛機(jī)達(dá)不到飛行性能的要求。1.飛機(jī)上產(chǎn)生的摩擦阻力與大氣的哪種物理性質(zhì)有關(guān)?()A.可壓縮性B.粘性C.溫度D.密度壓差阻力壓差阻力是由于物體與空氣相對運動時物體前后存在壓力差所引起的。機(jī)翼形成的壓差阻力2023/12/15相同迎風(fēng)面積下的壓差阻力圓盤前氣體被阻滯，壓力升高，而圓盤后氣流分離，形成低壓區(qū)，產(chǎn)生壓差。且迎風(fēng)面積越大，壓差阻力越大；用圓錐填補前面的氣流滯留區(qū)，即減少壓差；如在后緣也填補一錐形，即壓差阻力更小；壓差阻力的產(chǎn)生與附面層分離密切相關(guān)我們先介紹與附面層分離有關(guān)的一些知識(1)順壓梯度和逆壓梯度(2)附面層分離(1)順壓梯度和逆壓梯度從0到A，流線逐漸變密，流速增快，壓強(qiáng)降低,稱為順壓梯度；從A到B，流線逐漸變稀，流速減慢，壓強(qiáng)升高，稱為逆壓梯度。A點為最低壓力點。(2)附面層分離E點——順壓逆壓分界點，之前加速，之后減速氣流開始脫離物體表面的點稱為分離點，Q點。附面層分離的內(nèi)因是空氣具有粘性，外因則是物體表面彎曲而出現(xiàn)的逆壓梯度附面層分離（亦稱氣流分離）是指附面層內(nèi)的氣流發(fā)生倒流，脫離物體表面，形成大量旋渦的現(xiàn)象P分離→→漩渦耗散分離點靠后，差壓阻力??；分離點靠前，差壓阻力大機(jī)翼形成的壓差阻力氣流流過機(jī)翼后，在機(jī)翼的后緣部分也會產(chǎn)生附面層分離形成渦流區(qū)，壓強(qiáng)降低；而在機(jī)翼前緣部分，由于氣流受阻壓強(qiáng)增大，這樣機(jī)翼前后緣就產(chǎn)生了壓力差，從而使機(jī)翼產(chǎn)生壓差阻力。迎角P分離點=P渦流區(qū)2023/12/15機(jī)翼形成的壓差阻力2023/12/15所以在不改變物體迎風(fēng)面積的情況下，將物體做成前頭圓鈍后面尖細(xì)的流線型可以大大減小物體的壓差阻力；壓差阻力不僅與物體的最大迎風(fēng)面積、物體形狀有關(guān)，還與物體相對氣流的位置有關(guān)。流線型物體的軸線與氣流平行，可以使壓差阻力減小。2023/12/15盡量減少飛機(jī)機(jī)體的迎風(fēng)面積；暴露在空氣中的機(jī)體各部件外形應(yīng)采用流線型；飛行時，除了起氣動作用的部件外，其他機(jī)體部分的軸線應(yīng)盡量與氣流方向平行減小壓差阻力的措施2023/12/152023/12/15殲七戰(zhàn)斗機(jī)1.減小飛機(jī)外型的迎風(fēng)面積,目的是為了減小飛機(jī)的()A.摩擦阻力B.壓差阻力C.誘導(dǎo)阻力D.干擾阻力2023/12/15干擾阻力干擾阻力：流過機(jī)體各部件的氣流在部件結(jié)合處相互干擾而產(chǎn)生的阻力。也可以理解為整架飛機(jī)阻力與單獨各部分阻力的總和的差值。2023/12/15干擾阻力

飛行中，整架飛機(jī)的阻力往往大于其他各部阻力之和。氣流流過機(jī)翼和機(jī)身的結(jié)合部在結(jié)合部中段，表面都向外凸出，流管收縮，流速加快，壓強(qiáng)降低而在后段，由于機(jī)翼和機(jī)身表面都向內(nèi)彎曲，流管擴(kuò)張流速減小，壓強(qiáng)增大。這樣使得結(jié)合部的逆壓梯度增大，促使氣流分離點前移，使翼身結(jié)合部后的渦流區(qū)擴(kuò)大，從而產(chǎn)生額外的阻力。2023/12/15減小干擾阻力的措施適當(dāng)安排各部件之間的相對位置。如：機(jī)身與機(jī)翼之間的干擾，中單翼干擾阻力最小，其次為上單翼，下單翼最大；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。飛機(jī)上不同部件的連接處裝有整流包皮,它的主要作用是:()減小摩擦阻力。減小干擾阻力。減小誘導(dǎo)阻力。減小壓差阻力。2023/12/152023/12/15誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力是伴隨升力而產(chǎn)生的一種阻力。在機(jī)翼翼尖處，流速小靜壓大的下翼面空氣回繞過翼尖向流速大靜壓小的上翼面流動，于是在翼尖處形成一股渦流，它改變了翼尖附近流經(jīng)機(jī)翼的氣流方向，引起的阻力稱誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生與翼尖渦和下洗流有關(guān)，與升力的產(chǎn)生有關(guān)。(1)翼尖渦的形成(2)下洗流和下洗角(3)誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生(1)翼尖渦的形成2023/12/15上翼面壓強(qiáng)低，下翼面壓強(qiáng)高

壓差漩渦

下洗2023/12/15(2)下洗流和下洗角由于機(jī)翼后緣存在漩渦，漩渦在機(jī)冀剖

面會誘起沿豎軸方向（垂直于相對氣流方

向）的誘導(dǎo)速度（用w表示）W沿著翼弦變化，取平均下洗速度代替(3)誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力主要受到機(jī)翼形狀（特別是機(jī)翼的平面形狀）、展弦比、升力大小、飛行速度的影響。橢圓翼的誘導(dǎo)阻力最小。展弦比大，誘導(dǎo)阻力小。2023/12/15采用合適的機(jī)翼平面形狀

大展弦比裝翼梢小翼(4)減少誘導(dǎo)阻力的方法3.下列()與飛機(jī)誘導(dǎo)阻力大小無關(guān):A.機(jī)翼的平面形狀B.機(jī)翼的翼型C.機(jī)翼的根尖比D.機(jī)翼的展弦比低速飛行時飛機(jī)的阻力阻力的計算公式

為阻力系數(shù)；為空氣密度為飛行速度；為機(jī)翼面積阻力的影響因素1、飛行速度、空氣密度和機(jī)翼面積2、阻力系數(shù)機(jī)翼形狀迎角迎角對機(jī)翼阻力的影響迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力增加越多；超過臨界迎角，阻力急劇增大阻力系數(shù)曲線阻力系數(shù)曲線的特點阻力系數(shù)曲線不與阻力系數(shù)等于零的橫線相交，即在任何情況下飛機(jī)的阻力都不等于零在迎角等