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飞机空气动力性能

飞机的空气动力性能
飞机的空气动力性能是决定飞机飞行性能的一个重要因素。

飞行员既要熟悉飞
机空气动力的产生和变化,同时也要清楚飞机空气动力性能的基本数据。

这对
于更好地认识飞机的飞行性能,正确处理飞行中遇到的有关问题,非常重要。

所谓飞机的空气动力性能,其中包括飞机的最大升力系数、最小阻力系数
和最大升阻比等。

应该注意:升力系数或阻力系数仅仅是影响升力或阻力的因素之一,系数
本身并不就是升力或阻力。

确定升、阻力的大小,不仅要看升力系数、阻力系
数的大小,而且还要看影响升、阻力大小的其它因素,空气密度、飞行速度和
机翼面积是否变化和如何变化。

因此,不能把升力系数同升力、阻力力系数同
阻力混为一谈。

我们在分析迎角对升力或阻力的影响时,之所以常用升力系数
或阻力系数来表达这种影响,而不直接用升力或阻力来表达,其优点是可以撇
开空气密度。

飞行速度和翼面积对升、阻力的影响。

这样就突出了迎角对升、
阻力的影响,对分析问题和计算都带来很大方便。

一、飞机的升阻比
衡量一架飞机的空气动力性能,不能单从升力,或单从阻力一个方面来看,必须把两者结合起来,分析升力和阻力之间的对比关系。

所谓升阻比,就是在同一迎角下升力与阻力之比。

升阻比也就是同一迎角
下升力系数与阻力系数之比。

由于升力系数和阻力系数的大小主要随迎角而变,所以升阻比的大小也主要随迎角而变。

也就是说,升阻比与空气密度、飞行速度、机翼面积的磊小无关。

因为这些因素变了,升力和阻力都按同一比例随之
改变,而不影响两者的比值。

升阻比大,说明在取得同一升力的情况下,阻力比较小。

升阻比越大,飞
机的空气动力性能越好,对飞行越有利。

二、飞机的空气动力性能曲线
(一)升力系数
升力系数为零,这个迎角叫无升力迎角。

翼型不同,无升力迎角的大小也
不同。

对称翼型的无升力迎角为零度,非对称翼型的无升力迎角一般为负值。

从无升力迎角开始,迎角增加,升力系数增加,直到最大升力系数。

最大升力
系数所对应的迎角,叫临界迎角。

超过临界迎角,迎角再增加,升力系数将急
剧降低。

迎角从无升力迎角减小,升力系数将变为负值,也就是升力变成负升
力了。

(二)阻力系数
小迎角范围内时,迎角增加,阻力系数增加缓慢;迎角比较大时,迎角增加,阻力系数增加较快;接近或超过临界迎角时,迎角增加,阻力系数急剧增加。

应当注意,阻力系数永远不会为零,也就是说飞机上的阻力是始终存在的。

(三)升阻比
升阻比有一个最大值,叫最大升阻比。

最大升阻比所对应的迎角叫有利迎角。

从无升力迎角开始,迎角增加,因升力系数比阻力系数增加的倍数多,所
以升阻比是增大的,到有利迎角,升阻比达到最大值。

超过有利迎角,再增大
迎角,因升力系数比阻力系数增加的倍数少,所以升阻比减小。

飞机在有利迎
角下飞行是有利的,所以一般飞机飞行的迎角都不大。

(四)空气动力系数
前面我们讲了,在每一个迎角下,都有一个升力系数和阻力系数。

所谓飞
机的空气动力系数曲线,就是把飞机的升力系数和阻力系数随迎角而变化的关系,综合地用一条曲线画出来,这条曲线就是飞机的空气动力系数曲线,简称
飞机极线。

飞机极线比较全面地表达了飞机的空气动力性能,在空气动力计算
中很有用处。

从飞机极线上还可得出各迎角下的升阻比,以及最大升阻比和有利迎角。

各迎角下的升阻比,可以由飞机极线上查出的升力系数和阻力系数计算出来。

也榀以从飞机极线上量得的性质角计算出来。

所谓性质角,就是飞机的总空气
动力与飞机升力之间的夹角。

性质角的大小,表明总空气动力(沿相对气流方向)向后倾斜的程度。

性质角小,说明总空气动力向后倾斜得少,阻力小。

可见,性质角的大小,表明了升阻比的大小。

迎角由无升力迎角逐渐增大时,性质角减小,升阻比增大。

性质角最小时
所对应的迎角为有利迎角,此时升阻比最大。

例如飞机放起落架后,同一迎角下的阻力系数增大,而升力系数变化不大,因而性质角变大,升阻比减小,曲线向右平称。

显然有利迎角也变大了。

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