为什么迎角越大诱导阻力越大

在升力曲线的前半段,就是还没有到达失速迎角的前半段升力随迎角增大而增大,而升力的本质是上下表面的压力差,而引起诱导阻力的原理你也明白就是因为压力差导致的下洗流,压力差越大下洗流越大,所以简而言之就是,迎角越大,升力越大,压力差越大下,洗流越大,诱导阻力越大 。
影响飞机升力和阻力的因素是什么?【为什么迎角越大诱导阻力越大】升力和阻力是飞机在与空气之间的相对运动中(相对气流)中产生的 。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流中的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、副翼状态等) 。
迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角 。在飞行速度等其他条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角 。在小于临界迎角范围内增大迎角,升力增大:超过临界迎角后,再增大迎角,升力反而减小 。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多;超过临界迎角,阻力急剧增大 。
飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大,升力、阻力越大 。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例,即速度增大到原来的2倍,升力和阻力增大到原来的4倍;速度增大到原来的3倍,升力和阻力也会增大到原来的9倍 。空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大 。空气密度增大为原来的2倍,升力和阻力也增大为原来的2倍,即升力和阻力与空气密度成正比例 。
机翼面积、形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大,升力大,形成的空气阻力也大 。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例 。机翼形状对升力、阻力有很大影响,从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大 。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响,飞机表面相对光滑,阻力相对也会较小,反之则大 。
飞机在飞行时的空气阻力一般分为3种:摩擦阻力、黏性压差阻力和诱导阻力 。在跨音速和超音速飞行时还有个激波阻力 。表面光滑度主要影响摩擦阻力,而摩擦阻力的大小与附面层类型有关,层流附面层产生的阻力大大小于紊流附面层,飞机表面越光滑,就越容易获得层流附面层,延缓层流向紊流的转捩 。因此,提高飞机表面光滑度可以有效减小摩擦阻力,在跨音速、超音速时还可以减小激波阻力 。
飞机空气动力学是这样划分速度范围的:M数小于0.4为低速,0.4到临界M数为亚音速,临界M数到1.4为跨音速,1.4到5为超音速,M数大于5为高超音速 。跨音速阶段,随着局部激波的出现和发展,飞机焦点要急剧后移,也就是说,飞机的静安定度急剧增加,进而使飞机操纵性变得很差,甚至失去操纵余量 。
知识点
空气动力学
空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体做相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化 。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科 。
最早对空气动力学的研究,可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测 。17世纪后期,荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力;1726年,牛顿应用力学原理和演绎方法得出:在空气中运动的物体所受的力,正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度 。这一工作可以看做是空气动力学经典理论的开始 。
提升仰角对翼型的升力和阻力的影响是什么?升力和阻力是在飞机与空气之间的相对运动(相对气流)中产生的 。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流台的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度(空气的动压以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状机翼面积、是否使用襟翼和前缘缝翼是否张开等) 。这些因素中,经常变化的有迎角、飞行速度和空气密度 。飞行员主要是通过改变迎角和飞行速度来改变升力和阻力的 。因此,本节主要分析迎角和飞行速度对升力、阻力的影响 。至于由于使用襟翼和前缘缝翼等所引起的升力、阻力的变化,留在第五节再作分析 。为便于分析问题,在分析一个因素时,假定其它因素不变 。一、迎角对升力和阻力的影响(一)迎角相对气流方向(飞机运动方向)与翼弦所夹的角度,叫迎角 。相对气流方向指向机翼下表面,为正迎角;相对气流方向指向机翼上表面,为负迎角 。飞行中,飞行员可通过前后移动驾驶盘来改变迎角的大小或者正负 。飞行中经常使用的是正迎角 。飞行状态不同,迎角的正、负、大、小一般也不同 。在水平飞行中,飞行员可根据机头的高低来判断迎角的大小,机头高,迎角大 。机头低,迎角小 。其它飞行状态,单凭机头的高低就很难判断迎角的大小和正负,只有根据迎角本身的含义去判断 。例如,飞机俯冲中 。机头虽然很低,但迎角并不为负的,气流仍从下表面吹向机翼,因此迎角是正的 。又如在上升中,机头虽然比较高,但迎角却不一定很大,在改出上升时,若推杆过猛,也可能会出现负迎角 。(二)迎角对升力的影响在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角 。在小于临界迎角的范围内增大迎角,升力增大;超过临界边角后,再增大迎角,升力反而减小 。这是因为,迎角增大时,一方面在机翼上表面前部,流线更为弯曲,流管变细,流速加快,压力降低,吸力增大 。与此同时,在机翼下表面,气流受到阻挡,流管变粗,流速减慢,压力增大,要使升力增大 。但是,另一方面迎角增大时,由于机翼上表面最低压力点的压力降低 。因此,后缘部分的压力比最低压力点的压力大得更多,于是在上表面后部的附面层中,空气向前倒流的趋势增强,气流分离点向前移动,涡流区扩大,就会破坏空气的平顺流动,从而使升力降低 。在中、小迎角,增大迎角时,分离点前移缓慢,涡流区只占机翼后部的不大的一段范围,这对机翼表面空气的平顺流动影响不大,前一方面起着主要作用,因此,在小于临界迎角的范围内,迎角增大,升力是增大的 。到临界迎角,升力达到最大 。超过临界迎角后,迎角再增大,则分离点迅速前移,涡流区迅速扩大,严重破坏空气的平顺流动,机翼上表面前段,流管变粗,流速减慢,吸力降低 。从分离点到机翼后缘的涡流区内,压力大致相同,比大气压力稍小 。在靠近后缘的一段范围内,吸力虽稍有增加,但很有限,补偿不了前段吸力的降低 。所以,超过临界迎角以后,迎角再增大,升力反而减小 。改变迎角,不仅升力大小要发生变化,而且压力中心也要发生前后移动 。迎角由小逐渐增大时,由于机翼上表面前段吸力增大,压力中心前移 。超过临界迎角以后,机翼前段和中段吸力减小,而机翼后段吸力稍有增加,所以压力中心后移 。(三)迎角改变对机翼阻力的影响在低速飞行时,机翼的阻力有:摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力 。实验表明,迎角增大,摩擦阻力一般变化不大 。迎角增大,分离点前移,机翼后部的涡流区扩大,压力减小,机翼前后的压力差增加,故压差阻力增加 。迎角增大到超过临界迎角以后,由于分离点迅速前移,涡流区迅速扩大,因此压差阻力急剧增加 。小于临界迎角,迎角增大时,由于机翼上、下表面的压力差增大,使翼尖涡流的作用更强,下洗角增大,导致实际升力更向后倾斜,故诱导阻力增大 。超过临界迎角,迎角增大,由于升力降低,故诱导阻力随之减小 。综上所述,在小迎角的情况下增加迎角时,由于升力的增加和涡流区的扩大都很慢,故压差阻力和诱导阻力增加都很少,这时机翼的阻力主要是摩擦阻力,因此整个机翼阻力增加不多 。当迎角逐渐变大以后,再增大迎角时,由于机翼升力的增加和涡流区的扩大都加快,故压差阻力和诱导阻力的增加也随之加快 。特别是诱导阻力,在大迎角时,随着迎角的增大而增加更快 。因此,整个机翼的阻力随着迎角的增大而增加较快 。这时,诱导阻力是机翼阻力的主要部份 。超过临界迎角以后,虽然诱导阻力要随着升力的降低而减小,但由于压差阻力的急剧增加,结果使整个机翼阻力增加更快 。简单说:迎角增大,阻力增大;迎角越大,阻力增加越多;超过临界迎角,阻力急剧增大 。