等离子体减阻
沟槽减阻
目前的各种湍流减阻方法中，沟
槽表面减阻技术以其减阻效果显著 和易于推广使用的特点，被公认最 具使用潜力。该项技术在国外已投 入了实际应用，如空中客车将A320 试验机表面积的约70%贴上沟槽薄膜 ，达到节油1%～2%的效果。NASA兰 利中心在Learjet型飞机上开展的类似 飞行试验显示，沟槽表面的减阻量 约为6%左右；另一个典型的例子就 是Speedo公司（美国）生产的具有 表面的游泳衣。
沟槽减阻
该技术起源于仿生学对鲨鱼 等鱼类表皮的研究，通过在 航行体外表面加工具有一定 形状尺寸的沟槽结构（沟槽 方向与流向一致，有V形、U 形等多种形状），就能达到 很好的减阻效果。
▪ 机理：减少湍流能量损耗， 从而达到减阻的目的。
仿生柔壁法减阻
▪ 20 世纪 60 年代, 人们发现 “人造海豚皮”的减阻效果 后, 柔壁减阻越来越受到人 们的重视。通常的做法是在 固体壁面上加泡沫塑料, 往 中间充满水或油等液体后, 在上面蒙一层不渗透或半渗 透性的薄膜, 这样就能产生 一定的弹性。
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
（4）干扰阻力
▪ 机翼、机身、尾翼、发动 机吊舱等，单独放在气流 中所产生的阻力的总和并 不等于整体所产生的阻力 、而是往往小于把它们组 成一个整体时所产生的阻 力。所谓“干扰阻力”就 是飞机各部分之间由于气 流相互干扰而产生的一种 额外阻力。
降低摩擦阻力的方法
▪ 为了减小摩擦阻力，如今比较普遍的做法 是尽可能地提高飞机表面的光滑程度。这 就催生了埋头铆钉等新型零件。此外，摩 擦阻力也与飞机和机翼的尺寸有关。
提高飞机表面光滑度
（3）诱导阻力
▪ 机翼产生升力的同时，由于 机翼下表面压力大，上表面 压力小，下翼面的高压气流 会绕过两端翼尖,力图向翼上 翻，形成翼尖涡。翼尖涡流 使流过机翼的空气产生下洗 速度，此速度有一个向后的 分量，从而产生诱导阻力。
（1）压差阻力
▪ 在翼型前后由于压强 差所产生的阻力叫压 差阻力。减小压差阻 力的办法是应尽量减 小飞机的最大迎风面 积，并对飞机各部件 进行整流，做成流线 型。
（1）压差阻力
压差阻力是由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。
（2）摩擦阻力
▪ 飞机与空气因粘性摩 擦而产生的阻力叫摩 擦阻力。减小摩擦阻 力的办法是应尽量减 少飞机与空气的接触 面积，提高飞机表面 的光滑度。
现代飞机设计技术
航 空 工 程 学 院孟
令 兵
第四章 飞行器的阻力与减阻技术
第四章 飞行器的阻力与减阻技术
▪ 空气阻力，对于依靠空气升力支撑的飞机 而言，阻力不可避免的负面代价。纵观飞 机的发展史，减阻是永恒的话题。
什么是阻力？
阻力：阻碍运动的力
空气阻力的分类
▪ 空气阻力主要分为： ▪ 压差阻力 ▪ 摩擦阻力 ▪ 诱导阻力 ▪ 干扰阻力 ▪ 激波阻力
V
下洗气流速度——下洗气 流垂直向下的分速度。 下洗角——下洗气流与来 流之间的角度。
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
2、增大展弦比
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
地面效应：它是一种使 飞行器诱导阻力减小， 同时能获得比空中飞行 更高升阻比的流体力学 效应：当运动的飞行器 掉到距地面（或水面） 很近时，整个飞行器升 力会陡然增加，诱导阻 力降低的现象。
降低激波阻力的方法
▪ 早在喷气式飞机投入实战之初，德国人就 发现，向后倾斜的机翼（后掠翼）可以延 缓音障“抖动”的发生。大量研究表明， 前掠机翼也能有效减小激波阻力。
超声速飞机外形
▪ 要实现超声速飞行的首要问题是需要减小激 波阻力。减小激波阻力的方法有：
▪ （1）采用尖头尖尾薄翼型 ▪ （2）采用后掠机翼 ▪ （3）采用三角形机翼 ▪ （4）采用变后掠机翼 ▪ （5）采用边条翼 ▪ （6）采用鸭式布局或者无尾布局
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的米格21战斗机
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的飞机
（5）激波阻力
▪ 激波阻力是飞机在空气飞 行过程中产生的一种较强的波 ，由空气遭到强烈的压缩而形 成。当飞行器超声速飞行时， 由于飞行器的能量以强压力波 的形式向周围的空气传递而产 生的一种独特的阻力。激波阻 力对超声速飞行器翼身组合体 的体积和横截面积分布十分敏 感。
降低激波阻力的方法
后掠翼 三角翼
前掠翼 变后掠翼
等离子体减阻
等离子体减阻
▪ 基本原理：利用等离子体与飞行器绕流的 相互作用，使飞行器周围的流场结构（波 系结构和边界层结构状态）发生变化，致 使飞行器的气动特性和物理特性发生改变 ，从而提高飞行器的气动性能。在超声速 情况下利用人工生成等离子体与激波相互 干扰的流体动力效应，减弱飞行器激波系 ，从而减少激波阻力。
超疏水表面减阻
▪ 实验表明：流体的压降与气液接触面上的滑移速度有着 直接的联系，并且气液接触面的存在减小了液体和固体 的有效接触面积，也就是在流固界面上存在滑移边界条 件，这种滑移边界条件在层流条件下能够造成明显的减 阻效果。
微气泡减阻
仿生柔壁法减阻
▪ 一般认为, 柔顺壁的作用 使得粘性底层变厚, 边界 层上流速梯度减小, 从而 减小了边界面上的剪力, 也减小了由于剪力做功 而发散的能量, 实现了减 阻。
壁面震动减阻
▪ 该方法是最近才出现的一 种减阻方法。这种方法的 基本思想是壁面的振动可 以减小湍流和表面摩擦力 。实验结果表明, 靠近振 动壁面处湍流边界层的平 均速度梯度减小, 湍流强 度减弱, 从而验证了壁面 振动可以减小湍流边界层 的表面摩擦阻力。
诱导阻力是升力的产物。
（3）诱导ห้องสมุดไป่ตู้力
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
（3）诱导阻力
1、翼尖涡流
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。
2、下洗
（3）诱导阻力
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