(整理)作用在飞机上的空气动力.docx

飞机的几何外形，由机翼、机身和尾翼(分为水平尾翼或平尾、垂直尾翼或垂尾)等主要部件的几何外形共同构成。现代飞机的几何外形，必须保证满足空气动力特性和隐身特性等掠角，八10表示后缘后掠角。后掠角表示机翼各剖面在纵向的相对位置，也即表示机翼向后倾斜的程度。后掠角为负表示翼面有前掠角。
如果不特别指明，后掠角通常指1/4弦线后掠角。
平直翼的1/4弦线后掠角大约在20°以下，多用于亚音速飞机和部分超音速飞机上；后掠掠翼1/4弦线后掠角大多在25°以上，用于高亚音速和超音速飞机上；三角翼前缘后掠角约在60°左右，后缘基本无后掠，多用于超音速飞机，尤以无尾式飞机采用较多。
c机翼的前视形状
机翼的前视形状通常用机翼的上反角来说明。翼面基准（如翼弦平面）与垂直于飞机对称平面的平面之间的夹角，称为机翼的上反角「（）。通常规定上反为正，下反为负。机翼上反角一般不大，通常不超过10°。


以上所述翼型和机翼的各几何参数，对机翼的气动特性影响较大。特别是机翼面积、展
弦比、梯形比、后掠角以及相对厚度这五个参数，对机翼的空气动力特性有重大的影响。如何合理地选择这些参数，以保证获得良好的空气动力特性，乃是飞机设计中的一项重要任务尾翼的几何外形及其参数与机翼相似。不再赘述。
机身的几何外形
机身的功用是装载有效载荷（旅客、货物等）、乘员、各种系统和设备等，并把组成飞
机的各部件有效地连接在一起。与机翼相比，机身的形状要复杂的多（）。
表示机身几何特征的参数主要有：（1）机身长度Lf；（2）最大当量直径dF：把机身看成FF
是当量旋成体，其横截面积对应的当量旋成体的直径称为机身当量直径，其中最大横截面积
对应的当量旋成体的直径称为机身最大当量直径；（3）长细比入卩：机身长度与机身最大当量直径之比。
机身的主要空气动力是阻力，升力很小。
、亚音速飞机的空气动力
翼型的升力和阻力飞机之所以能在空中飞行，最基本的事实是，有一股力量克服了它的重量把它托举在空中。而这种力量主要是靠飞机的机翼与空气的相对运动产生的。
如果按照相对气流（未受飞机流场影响的气流）方向，则相对气流速度（未受飞机流场影响的空气相对于飞机质心的运动速度）在飞机参考平面上的投影与某一固定基准线之间的夹角就是迎角，且当相对速度沿机体坐标系竖轴的分量为负时，迎角为正（（b））。

迎角的概念飞行速度（飞机质心相对于未受飞机流场影响的空气的速度）在飞机参考平面上的投影与某一固定基准线（一般取机翼翼根弦线或机身轴线）之间的夹角，称为迎角（（a））,用a表示。当飞行速度沿机体坐标系（）竖轴的分量为正时，迎角为正。
图2・3・6小迎角a下翼剖面上的空气动力
1—压力中心2—前缘3—后缘4—翼弦
升力和阻力的产生根据我们已经讨论过的运动的转换原理，可以认为在空中飞行的飞机是不动的，而空气以同样的速度流过飞机。，当气流流过翼型时，由于翼型的上表面凸些，这里的流线变密，流管变细，相反翼型的下表面平坦些，这里的流线变化不大（与远前方流线相比）。根据连续性定理和伯努利定理可知，在翼型的上表面，由于流管变细，即流管截面积减小，气流速度增大，故压强减小；而翼型的下表面，由于流管变化不大使压强基本不变。这样，翼型上下表面产生了压强差，形成了总空气动力R,R的方向向后向上。根据它们实际所起的作用，可把R分成两个分力：一个与气流速度v垂直，起支托飞机重量的作用，就是升力L；另一个与流速v平行，起阻碍飞机前进的作用，就是阻力D。此时产生的阻力除了摩擦阻力外，还有一部分是由于翼型前后压强不等引起的，称之为压差阻力。总空气动力R与翼弦的交点叫做压力中心（）。好像整个空气动力都集中在这一点上，作用在翼型上。
根据翼型上下表面各处的压强，可以绘制出翼型的压强分布图（压力分布图），（a）所示。图中自表面向外指的箭头，代表吸力；指向表面的箭头，代表压力。箭头都
与表面垂直，其长短表示负压（与吸力对应）或正压（与压力对应）的大小。由图可看出，上表
面的吸力占升力的大部分。靠近前缘处稀薄度最大，即这里的吸力最大。
（a）翼型上的压力分布
1—翼型2—吸力3—压力
（b）不同迎角下翼型压力分布的变化
1—尾部漩涡
（压力分布图）
（b）可见，机翼的压强分布与迎角有关。在迎角为零时，上下表面虽然都受到吸力，但总的空气动力合力R并不等于零。随着迎角的增加，上表面吸力