飞行原理 2.3 阻力.ppt

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1、第二章飞机的低速空气动力本章主要内容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引言从飞行性能的角度，假设操纵面偏转可使力矩平衡，但将其最大平衡能力作为约束。实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。作用在飞机上的外力外力矩平衡及约束外力一般不通过质心，它将引起绕质心转动的力矩V机身参考线飞机对称面OYQZ2.3阻力零升阻力系数阻力特性诱导阻力因子零升阻力系数无侧滑时的极曲线表达式诱导阻力系数2)长细比增大，机翼薄，1)与升力无关，取决于外形、M、Re1

2、.0波阻出现随M增加，激波强度减弱摩阻＋压阻＋干扰外形、Re确定诱导阻力因子A1)取决于外形、M、Re外形、Re确定3)超音速无前缘绕流时：，A2)亚音速时，A随M基本不变:1.0无前缘绕流1／(yx)AM极曲线和最大升阻比Kmax外形、Re确定升阻比最大升阻比评定飞机升阻特性的重要气动参数Kmax=tanKmaxM先进布局亚音速飞机经典超音速飞机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。升力重力拉力阻力LiftPullWeigh

3、tDrag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2.3.1低速附面层附面层，是气流速度从物面处速度为零逐渐增加到99%主流速度的很薄的空气流动层。速度不受干扰的主流附面层边界物体表面附面层的形成附面层厚度较薄无粘流动沿物面法线方向速度一致粘性流动沿物面法线方向速度不一致“附面层”无粘流动和粘性

4、流动附面层的形成是受到粘性的影响。附面层的特点附面层内沿物面法向方向压强不变且等于法线主流压强。P1P2只要测出附面层边界主流的静压，便可得到物面各点的静压，它使理想流体的结论有了现实意义。附面层厚度随气流流经物面的距离增长而增厚。l附面层厚度随气流流经物面的距离增长而增厚。l附面层的特点三附面层分为层流附面层和紊流附面层，层流在前，紊流在后。层流与紊流之间的过渡区称为转捩点。转捩点层流附面层紊流附面层层流的不稳定性123abc层流附面层和紊流附面层的速度型2.3.2阻力的产生摩擦阻力(SkinFri

5、ctionDrag)压差阻力(FormDrag)干扰阻力(InterferenceDrag)诱导阻力(InducedDrag)废阻力(ParasiteDrag)升力粘性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。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

6、积和飞机的表面状况。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。ABC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

7、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P1P2P3P4P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。ABC分离点与最小压力点的位置ABC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；

8、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。ABCC’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