航空模型的飛行原理講座-wenkub
2023-07-11 09:45:09 本頁面
【正文】 位：米； S－平板面積，單位：米2；乘上系數(shù)m，可將上式改為等式： (13)式中：m－(動(dòng)力)黏度(舊稱，黏性系數(shù))顯然，m由油的黏性和溫度來決定：油的黏性越大，溫度越低，m就越大；反之，越小。而介于這兩薄層之間的其他油層的速度便不一致了。最靠近下面一塊平板的油層，由于黏性的作用，附在下面的平板上。雖然摩擦力小多了，但仍然存在摩擦力。這種摩擦力就是固體于固體之間的摩擦力。C，壓強(qiáng)不是760毫米汞柱高，可從下式計(jì)算出大氣密度： (11)式中：r－大氣密度，單位：千克/米； P－大氣壓強(qiáng)，單位：毫米汞柱； T－大氣溫度，單位：攝氏度，176。C，壓強(qiáng)760毫米汞柱下?？諝獾拿芏龋褪菃挝惑w積空氣的質(zhì)量。這個(gè)關(guān)系用數(shù)學(xué)公式表達(dá)出來，就是后面要學(xué)習(xí)的伯努利定律。反之，作用于平行于氣流方向的物體表面上的壓強(qiáng)稱為靜壓強(qiáng)。但在空氣流動(dòng)時(shí)，物體上受到正面沖擊的部分，壓強(qiáng)會(huì)增大。在海平面、溫度15176。同大飛機(jī)一樣，也有機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等部分，因而，模型飛機(jī)的飛行原理與大飛機(jī)基本上是一樣的，但也因?yàn)槌叽缙湫。謺?huì)產(chǎn)生出一些不同于大飛機(jī)的飛行特點(diǎn)，了解了這一點(diǎn)，便不會(huì)將大飛機(jī)的理論盲目地應(yīng)用到模型飛機(jī)上。模型飛機(jī)主要研究：(1)翼型；(1) 如何提高機(jī)翼的性能；(2) 模型飛機(jī)的穩(wěn)定性；(3) 模型飛機(jī)各部分的比例與配置(4) 螺旋槳；1. 有關(guān)空氣的一些基本知識(shí)(1) 空氣是一種混合氣體，%，含氮?dú)?8%左右，越高空氣越稀??；(2) 空氣具有可壓縮性；(3) 空氣的壓強(qiáng)p： 物體表面單位面積所受到的空氣壓力稱為空氣的壓強(qiáng)。C時(shí)的壓力稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，也稱為一個(gè)大氣壓。這種因氣流流動(dòng)而形成的壓強(qiáng)稱為動(dòng)壓強(qiáng)。氣體流動(dòng)時(shí)，速度越大，動(dòng)壓強(qiáng)越大，而靜壓強(qiáng)越小。(4) 空氣的密度r：物體內(nèi)所含有的物質(zhì)的數(shù)量稱為質(zhì)量。氣壓不同，空氣的密度也不同。而純凈的水，每立方米的質(zhì)量為1000千克，所以比較起來，空氣是很輕的。C。為了減小摩擦力，可在兩平板之間加上潤滑油。不過這時(shí)的摩擦力已不是固體與固體之間的摩擦力，而是潤滑油由于黏性作用而產(chǎn)生的摩擦力。當(dāng)下面的平板不動(dòng)時(shí)，油層也不動(dòng)，所以它的速度是零。越靠近下面的速度越小，越靠近上面的速度越大。(13)式可改寫為： (14)m就是粘度。將(13)式除以S，得到每單位面積的黏性摩擦力： (13a)即，只要知道了在垂直于流體流動(dòng)方向上的，每單位長(zhǎng)度上的速度的變化量V/d和m的數(shù)值便可求出每單位面積的黏性摩擦力f’。秒。所以空氣的黏性作用只是明顯地發(fā)生在物體表面薄薄的一層空氣內(nèi)，這一薄層的空氣稱為邊界層(舊稱附面層)。氣流在剛遇到物體時(shí)，在物體表面所形成的邊界層是比較薄的。以后，由于流過物體表面的氣流不斷地受到物體表面的擾動(dòng)(不管物體表面是多么的光滑，相對(duì)于微小的空氣粒子來說，還是很粗糙的)，以及空氣粒子本身的熱運(yùn)動(dòng)和無規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。一般，由于湍流的產(chǎn)生，會(huì)使得機(jī)翼的阻力變大，升力變小。相反，如果氣體的黏性越大，流動(dòng)起來便越穩(wěn)定，越不容易變成湍流邊界層。5180。反之，如果計(jì)算出來的雷諾數(shù)越大，則產(chǎn)生湍流的可能性越大?？傊?，由于空氣的黏性作用，模型飛機(jī)和真飛機(jī)有很多不同之處，而決定黏性作用主要根據(jù)雷諾數(shù)的大小。 我們要想使模型飛機(jī)飛得更好，就必須把作用在模型飛機(jī)上面的空氣動(dòng)力弄清楚，對(duì)那些有利于飛行的，要設(shè)法增大，而對(duì)那些對(duì)飛行不利的，要設(shè)法減小。物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的空氣作用力就是這兩種作用力的總和。 空氣對(duì)物體的摩擦力都是與物體和空氣相對(duì)氣流的方向相反。而空氣作用在模型上面的壓力又怎樣呢？總的看來，空氣壓力對(duì)模型飛機(jī)應(yīng)該說是十分有利的。這個(gè)壓力差，會(huì)阻礙物體的前進(jìn)。所謂“風(fēng)洞”，就是用電風(fēng)扇，或其他方法產(chǎn)生的穩(wěn)定的氣流，把要試驗(yàn)的物體放在風(fēng)洞內(nèi)“吹風(fēng)”。因此，圖21所示的是機(jī)翼的壓強(qiáng)分布圖，箭頭的長(zhǎng)短表示在那一點(diǎn)的壓強(qiáng)的大小，箭頭的方向表示壓力的方向和壓強(qiáng)的正負(fù)。大部分物體只要測(cè)量出它的前后總壓力差，也就是測(cè)出它的阻力，這樣一來，連空氣摩擦力也算在內(nèi)了。由于這個(gè)總的力是各部分壓力的總和，所以這個(gè)力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。在風(fēng)洞中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就是要把升力和阻力分別測(cè)量出來。如何考慮分力的劃分方式，主要是從考慮問題的方便性來著手。產(chǎn)生升力的方法很多，既可以利用機(jī)翼產(chǎn)生升力，也可以利用旋翼產(chǎn)生升力(直升機(jī))。使得氣流在經(jīng)過時(shí)，流經(jīng)上面的路徑較長(zhǎng)，而流經(jīng)下面的路徑較短。但是要具體計(jì)算升力時(shí)，就難以用上伯努利定律了。機(jī)翼產(chǎn)生的升力大小除了與空氣密度、飛行速度和機(jī)翼面積有關(guān)外，還與機(jī)翼的截面形狀 (即翼型)、氣流與機(jī)翼所成的角度(即迎角)等有關(guān)。不同的機(jī)翼、不同的翼型在不同的迎角下便有不同的升力系數(shù)，科學(xué)家們花費(fèi)很多功夫把各種各樣的翼型放在風(fēng)洞中試驗(yàn)，分別求出不同迎角時(shí)的升力系數(shù)，最后把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，每個(gè)翼型的資料都畫成曲線(如升力系數(shù)曲線等)以便查閱。根據(jù)一定的迎角便可以查出相應(yīng)的升力系數(shù)。時(shí)仍然產(chǎn)生一定的升力，因此升力系數(shù)在零迎角時(shí)不是零，而要到負(fù)迎角時(shí)才使升力系數(shù)為零，這時(shí)的迎角稱為零升力迎角。超過臨界迎角，升力突然減小，模型飛機(jī)可能下墜或自動(dòng)傾斜，這種情況稱為失速。時(shí)仍然會(huì)產(chǎn)生升力呢？因?yàn)檫@些翼型的上表面彎曲，下表面比較平直，氣流即使在0176。迎角時(shí)不產(chǎn)生升力，升力系數(shù)為0。前面已說過，阻力是空氣動(dòng)力之一，它主要由兩部分組成：一部分是由于空氣黏性作用產(chǎn)生，稱為摩擦阻力或表面阻力；另一部分是由于物體前后壓力不同而產(chǎn)生，稱為壓差阻力或形狀阻力。譬如圓球在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果空氣沒有黏性，不但沒有摩擦阻力而且也沒有其他的阻力。 很明顯，要想減小壓差阻力必須減少物體后面的渦流區(qū)，增大物體后面氣流的壓強(qiáng)，一般流線型的物體能很好地滿足這一要求。 計(jì)算物體的阻力大小所采用的公式與計(jì)算升力相似。相同的物體如果計(jì)算面積S的方法不同時(shí)(用橫截面面積或表面面積)，阻力系數(shù)也會(huì)不同。一般來說，對(duì)于流線型物體，如模型飛機(jī)的機(jī)身，產(chǎn)生的阻力中摩擦阻力占總阻力的大部分；而對(duì)于非流線型的物體，如平板、
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