空气动力学基础演示课件.ppt

摩擦阻力在飞机总阻力构成中占的比例较大 摩擦阻力占总阻力的比例 超音速战斗机 25-30% 大型运输机 40% 小型公务机 50% 水下物体 70% 船舶 90% 压差阻力 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。 顺压梯度与逆压梯度 顺压：A到B，沿流向压力逐渐减小，如机翼上表面前段。 逆压：B到C，沿流向压力逐渐增加，如机翼上表面后段。 A B C 附面层分离 在逆压梯度作用下，附面层底层出现倒流，与上层顺流 相互作用，形成漩涡脱离物体表面的现象。 分离点 分离区的特点一 分离区内漩涡是一个个单独产生的，它导致机翼的振动。 分离区的特点二 分离区内压强几乎相等，并且等于分离点处的压强。 P分离点 P1 P2 P3 P4 P分离点 = P1 = P2 = P3 = P4 分离区的特点三 附面层分离的内因是空气的粘性，外因是因物体表面弯曲而出现的逆压梯度。 A B C 分离点与最小压力点的位置 A B C 最小压力点 分离点 分离点与转捩点的区别 层流变为紊流（转捩），顺流变为倒流（分离）。 分离可以发生在层流区，也可发生在紊流区。 转捩和分离的物理含义完全不同。 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。 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。 A B C C’ 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。 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。 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。 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。 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） 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 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。 翼尖涡形成的进一步分析 注意旋转方向 翼尖涡的立体形态 翼尖涡的形态 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。 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ε。 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。 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。 L L’ D 与动压、静压相关的仪表 空速表 高度表 升降速度表 空速表 升降速度表 高度表 本章主要内容 2.1 空气流动的描述 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 飞机的低速空气动力特性 2.5 增升装置的增升原理 2.2 升力 升力 重力 拉力 阻力 Lift Pull Weight Drag 升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。 2.2.1 升力的产生原理 起点 终点 相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？ 升力的产生原理 前方来流被机翼分为了两部分，一部分从上表面流过，一部分从下表面流过。 由连续性定理或小狗与人速度对比分析可知，流过机翼上表面的气流，比流过下表面的气流的速度更快。 P1 v1 P2 v2 升力的产生原理 上下表面出现的压力差，在垂直于（远前方）相对气流方向的分量，就是升力。 机翼升力的