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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


在討論機翼的時候經常使用一條稱為弦線的參考線,一條劃過剖面圖中兩個端點前緣和后緣的直線。弦線到機翼上下表面的距離表示上下表面任意點的拱形程度。另一條參考線是從前緣劃到后緣的,叫“平均彎度線”。意思是這條線到上下表面輪廓是等距離的。
機翼的構造通過成形來利用空氣的對應于特定物理定律的作用使得提供大于它的重量的作用力。它從空氣獲得兩種作用力:一種是從機翼下方空氣產生的正壓升力,另外就是從機翼上方產生的反向壓力。
當機翼和其運動方向成一個小角度傾斜是,氣流沖擊相對較平的機翼下表面,空氣被迫向下推動,所以導致了一個向上作用的升力,而同時沖擊機翼前緣上曲面部分的氣流斜向上運動。也就是說,機翼導致作用于空氣的力,迫使空氣向下,同時也就提供了來自空氣的相等的反作用力,迫使機翼向上。如果構造機翼的形狀能夠導致升力大于飛機的重量,飛機就可以飛起來。
然而,如果所有需要的力僅僅來自于機翼下表面導致的空氣偏流,那么飛機就只需要一個類似風箏的平的機翼。當然,情況根本不是這樣;在特定條件下被擾亂的機翼尾部氣流會足夠導致飛機失去速度和升力。支撐飛機所需力的平衡來自機翼上方的氣流。這里它是飛行的關鍵。大部分升力來自機翼上部氣流的下洗流(因機翼所產生的下降氣流)的結果,這個事實必須透徹的理解才能繼續深入的研究飛行。然而,給機翼上表面產生的力和下表面產生的力指定一個具體的百分比是既不正確也達不到實際目的。這些(來自上下表面的力以及他們的比例)都不是恒定值,他們的變化不僅取決于飛行條件還和不同的機翼設計有關。
應該明白不同的機翼有不同的飛行特性。在風洞和實際飛行中測試了成千上萬種機翼,但是沒有發現一種機翼能夠滿足每一項飛行要求。重量,速度和每種飛機的用途決定了機翼的外形。很多年前人們就認識到產生最大升力的最有效率的機翼是一種有凹陷的下表面的勺狀機翼。后來還認識到作為一種固定的設計,這種類型的機翼在產生升力的時候犧牲了太多的速度,因此不適合于高速飛行。然而,有一個需要說明的有趣事情,通過工程上巨大的進步,今天的高速噴氣機又開始利用勺狀機翼的高升力特性這個優勢。前緣(Kreuger)襟翼和后緣(福勒)襟翼從基本機翼結構向外延伸時,直接的把機翼的外形變化為經典的勺狀形態,這樣就能夠在慢速飛行條件下產生大的多的升力。
另一方面,特別流線型的機翼有時候風阻力很小,沒有足夠的升力讓飛機離地。這樣,現代飛機機翼在設計上采取極端之間的中庸,外形根據飛機的設計需要而變化。圖2-6顯示了部分更加普通的機翼剖面。

低壓在上
在一個風洞或者飛行中,機翼僅僅是插入到空氣流中的流線型物體。如果機翼剖面是淚珠型外形,流過機翼上下表面兩邊的空氣速度和壓力的變化是一樣的。但是如果淚珠狀機翼沿縱向切去一般,就可以產生構成基本機翼剖面的外形。如果機翼有傾角,氣流就以一個角度(迎角,也叫迎角)沖擊它,由于上表面的彎曲引起運動距離的增加,導致機翼上表面移動的空氣分子就被迫比沿下表面移動的分子更快。速度的增加降低了機翼上部的壓力。
伯努利壓力原理本身沒有解釋機翼上表面的壓力分布情況。后面將介紹流經靠近機翼曲面的不同路徑上空氣沖力的影響。圖2-7

沖力是一種使物體運動方向或大小改變的阻力。當一個物體受力在環形路徑上運動時,它產生一個背向曲線路徑中心的阻力。這是“離心力”。當空氣粒子在曲線路徑AB上運動時,離心力趨向于把粒子向AB之間箭頭的方向上拋,這樣就導致空氣在對機翼前緣施加正常壓力之外還有別的力。但是當空氣粒子通過B點(路徑彎曲的反轉點)之后,離心力趨向于把他們往BC之間的箭頭方向上拋(導致機翼上壓力降低)。這個效應一直維持到空氣粒子到達C點,C點是第二個氣流彎曲反轉點。離心力再一次反轉,空氣粒子會趨向于給機翼尾部邊緣在正常壓力之外稍微多加一點力,如圖中CD之間短箭頭所示。

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