北京航空航天大學(xué)飛行器空氣動力學(xué)經(jīng)典課件——空氣動力學(xué)基礎(chǔ)-資料下載頁
2025-05-01 22:23本頁面
【正文】 紊流附面層：后段附面層，氣體微團(tuán)除了向前流動外，還上下亂竄、互相摻和，已分不清流動的層次。液體流速較高，粘性的制約作用減弱， 慣性力 起主導(dǎo)作用。 ? 附面層由層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)叫轉(zhuǎn)捩。液體流動時(shí)，究竟是層流還是紊流，要用 雷諾數(shù) 來判定。 摩擦阻力 ? 根據(jù)牛頓第三定律（作用力與反作用力定律），機(jī)體表面給氣體微團(tuán)向前的阻滯力，使其速度下降，氣體微團(tuán)必定給機(jī)體以大小相等方向相反的向后的作用力，這個(gè)力就是摩擦力。 ? 在紊流附面層的底層，機(jī)體表面對氣流的阻滯作用要比層流附面層大得多，所以，紊流附面層的摩擦阻力＞層流附面層的摩擦阻力 ? 影響因素：附面層內(nèi)氣流流動狀態(tài)，接觸面積，機(jī)體表面狀態(tài)等。 減小摩擦阻力的措施 ? 1,采用層流翼型 ? 目的：使附面層保持在層流狀態(tài) ? 原因：此種翼型下，壓力分布比較平坦，最低壓力點(diǎn)位置后移，減小附面層變厚的趨勢，有利于保持層流附面層。 減小摩擦阻力的措施 ? 2，在機(jī)翼表面安裝一些氣動裝置，不斷向附面層輸入能量；結(jié)構(gòu)上也可以采取對附面層進(jìn)行吸氣或吹氣的措施，加大附面層內(nèi)氣流的流動速度，減小附面層的厚度，使附面層保持層流狀態(tài)。 ? 3，保持機(jī)體表面的光滑清潔。機(jī)翼表面對氣流的任何微小擾動都會是流動狀態(tài)發(fā)生改變。所以以后再維護(hù)修理飛機(jī)的工作中，一定要保持機(jī)體表面的光滑整潔。 ? 4，盡量減小機(jī)體與氣流的接觸面積。 壓差阻力 ? 通俗解釋，就是運(yùn)動的物體因前后壓力差而形成的阻力。 ? 以低速飛行的對稱翼型為例 ? 駐點(diǎn) 最低壓力點(diǎn)：順壓梯度 ? 最低壓力點(diǎn)以后：逆壓梯度 —— 阻礙了附面層內(nèi)流體向后流動，同時(shí)附面層內(nèi)的氣流由于粘性的作用消耗了動能。 ? 無法克服逆壓梯度的阻力繼續(xù)向后流動，故發(fā)生了倒流，使氣流離開了翼面，產(chǎn)生了附面層分離現(xiàn)象。 ? 由于分離后翼型背風(fēng)面的壓力低于前部壓力，故將產(chǎn)生壓差阻力。 減小壓差阻力的措施 ? 1盡量減小飛機(jī)機(jī)體的迎風(fēng)面積。比如，在保證裝在所需要容積的情況下，機(jī)身橫截面的形狀應(yīng)采取圓形或近似圓形。 ? 2暴露在空氣中的機(jī)體各部件外形應(yīng)采用流線型（圓頭尖尾），以便適應(yīng)不同來流方向以及使翼型后部邊界層不易出現(xiàn)分離。 ? 3飛行時(shí)，除了起氣動作用的部件外，其他機(jī)體部件的軸線應(yīng)盡量與氣流方向平行 ? 內(nèi)因：空氣的粘性 ? 外因：翼面彎曲導(dǎo)致的逆壓梯度 干擾阻力 ? F1=機(jī)翼阻力 +機(jī)身阻力 +尾翼阻力 +……+ 各部件單獨(dú)放在氣流中產(chǎn)生的阻力 F2=整機(jī)在氣流中產(chǎn)生的阻力 ? 一般來說 F2F1，那么 ΔF=F2F1即稱為干擾阻力。 ? 它是由于各個(gè)部件組合在一起時(shí)，空氣流動相互干擾產(chǎn)生的額外阻力增量 ? 改進(jìn)措施： 在部件結(jié)合 部位安裝整流罩，使結(jié) 合部位較為光滑，減小 流管的收縮和擴(kuò)張。 誘導(dǎo)阻力 ? 伴隨升力的產(chǎn)生而產(chǎn)生。 ? 機(jī)翼：翼展為有限值 ? 翼型：翼展為無限大 下翼面壓力 上翼面壓力 氣流繞過翼梢，向上翼面流動 機(jī)翼后緣拖出尾渦渦面 產(chǎn)生展向速度，翼面上流線發(fā)生彎曲 產(chǎn)生誘導(dǎo)速度場，下洗速度（與升力方向相反） 減小誘導(dǎo)阻力的措施 ? 分析可知，機(jī)翼的誘導(dǎo)阻力是機(jī)翼特有的阻力，只有當(dāng)升力不為零時(shí)，才會有誘導(dǎo)阻力 ? 換句話說，誘導(dǎo)阻力是產(chǎn)生有用升力必須付出的“代價(jià)”， 只能減小，而無法絕對避免它 。 ? 措施 ? 采用誘導(dǎo)阻力較小的機(jī)翼平面形狀。橢圓形 梯形矩形。 ? 加大機(jī)翼的展弦比也可以減小誘導(dǎo)阻力。 ? 在機(jī)翼安裝翼梢小翼。 阻力 ? 阻力公式可以表示為 ? 影響阻力的因素 ? 阻力系數(shù) 212DD C v S??0D D DiC C C??有利飛行速度 迎角對阻力系數(shù)的影響 ? 阻力系數(shù)曲線不與CD=0的橫線相交，說明在任何迎角下飛機(jī)的阻力都不等于零。 ? 在迎角等于零附近，阻力系數(shù)最小，然后隨著迎角絕對值的增加而增大。 升阻比曲線 ? 看一架飛機(jī)的飛行性能，是不是能產(chǎn)生的升力越大越好呢？ ? 以較小的阻力獲得所需要的升力，才能提高飛機(jī)的飛行效率。 ? 為此我們引入升阻比的概念，用 K表示 ? K=L/D=CL/CD 極曲線 ? 極曲線是升力系數(shù)對阻力系數(shù)的曲線。對每一個(gè)迎角都可以得到一個(gè)升力系數(shù)和一個(gè)阻力系數(shù)，以 CL為縱坐標(biāo)，以 CD為橫坐標(biāo)，將各點(diǎn)連線就得到了極曲線。 ? 從原點(diǎn)所引直線與極曲線交于兩點(diǎn)，則兩點(diǎn)的升阻比相同，較高者的迎角較大，較高者的平飛速度較小。 ? 由坐標(biāo)原點(diǎn)作極曲線的切線，則切線處對應(yīng)的升阻比即為機(jī)翼的最大升阻比 K ma
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