飞行空气动力学.doc

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1、第三章-飛行空氣動力學飛行空氣動力學介紹作用於飛機上的力的相互關係和由相關力產生的效應。作用於飛機的力至少在某些方面，飛行中飛行員做的多好取決於計畫和對動力使用的協調以及為改變推力，阻力，升力和重力的飛行控制能力。飛行員必須控制的是這些力之間的平衡。對這些力和控制他們的方法的理解越好，飛行員執行時的技能就更好。下面定義和平直飛行(未加速的飛行)相關的力。推力是由發動機或者螺旋槳產生的向前力量。它和阻力相反。作為一個通用規則，縱軸上的力是成對作用的。然而在後面的解釋中也不總是這樣的情況。阻力是向後的阻力，由機翼和機身以及其他突出的部分對氣流的破壞而產生。阻力和推力相反

2、，和氣流相對機身的方向並行。重力由機身自己的負荷，乘客，燃油，以及貨物或者行禮組成。由於地球引力導致重量向下壓飛機。和升力相反，它垂直向下地作用於飛機的重心位置。升力和向下的重力相反，它由作用於機翼的氣流動力學效果產生。它垂直向上的作用於機翼的升力中心。在穩定的飛行中，這些相反作用的力的總和等於零。在穩定直飛中沒有不平衡的力(牛頓第三定律)。無論水準飛行還是爬升或者下降這都是對的。也不等於說四個力總是相等的。這僅僅是說成對的反作用力大小相等，因此各自抵消對方的效果。這點經常被忽視，而導致四個力之間的關係經常被錯誤的解釋或闡明。例如，考慮下一頁的圖3－1。在上一幅圖中

3、的推力，阻力，升力和重力四個力向量大小相等。象下一幅圖顯示的通常解釋說明(不保證推力和阻力就不等於重力和升力)推力等於阻力，升力等於重力。必須理解這個基本正確的表述，否則可能誤解。一定要明白在直線的，水準的，非加速飛行狀態中，相反作用的升力和重力是相等的，但是它們也大於相反作用的推力和阻力。簡而言之，非加速的飛行狀態下是推力和阻力大小相等，而不是說推力和阻力的大小和升力重力相等，基本上重力比推力更大。必須強調的是，這是在穩定飛行中的力平衡關係。總結如下：·向上力的總和等於向下力的總和·向前力的總和等於向後力的總和對舊的“推力等於阻力，升力等於重力”公式的提煉考慮了這

4、樣的事實，在爬升中，推力的一部分方向向上，表現為升力，重力的一部分方向向後，表現為阻力。在滑翔中，重力向量的一部分方向向前，因此表現為推力。換句話說，在飛機航跡不水準的任何時刻，升力，重力，推力和阻力每一個都會分解為兩個分力。如圖3－2對前面概念的討論在航空學課本或者手冊中經常被忽略。原因不是因為他們不重要，而是因為由於忽略這個討論，談到作用於飛行中飛機的航空動力學作用力的主要思想就可以用最基本的要素來表達，而不用考慮航空動力學者的專業性。就事實而言，僅僅考慮水準飛行和穩定狀態中的正常爬升和下降，機翼升力確實是重要的向上的力而重力是重要的向下的力的表述仍然是正確的。

5、經常的，在解釋作用於飛機的力時遇到的大量困難在很大程度上是語言和其含義的問題。例如，飛行員長期認為在飛機爬上是因為升力大於重力。如果他僅僅根據機翼升力考慮的話這是不對的。然而，如果考慮所有向上力的合力導致升力大於重力，那麼這就是對的。但是當提到“升力推力和重力阻力”時，為這些力確立的前面的定義就不再有效，使問題變的複雜。語言表述的如此不嚴密為大量的爭論提供了藉口，這些爭論集中於基本原理的精練。儘管已經定義了作用於飛機上的力，飛行員如何使用他們來進行受控的飛行就需要對他們進行深入詳細的討論。推力飛機開始移動前，必須施加推力。飛機持續移動，速度增加，直到推力和阻力相等。

6、為了維持恒定的空速，就像升力和重力必須保持相等以維持穩定的飛行高度一樣，推力和阻力必須保持相等。假設在平直飛行中，引擎功率降低，推力就會下降，飛機速度就減慢。只要推力小於阻力，飛機就會一直減速，知道它的空速不足以支持飛行。同樣的，如果引擎的動力增加，推力比阻力大，空速就增加。只要推力一直比阻力大，飛機就一直加速。當阻力等於推力時，飛機飛行在恒定的空速。平直飛行可以維持的速度可以很慢也可以很快。如果飛機要保持水準飛行，飛行員必須在所有飛行狀態協調迎角和推力。概略的，這些飛行狀態可以按類分為三組，低速飛行，巡航飛行和高速飛行。在低空速時，要維持升力和重力的平衡，迎角必須

7、相對較高以增加升力。如圖3-3，如果推力降低空速增加，升力變得小於重力，飛機就會開始下降。要維持水準飛行，飛行員可以增加一定量的迎角，它會再次讓升力等於飛機的重力，而飛機會飛的更慢點，如果飛行員適當的協調了推力和迎角也可以保持水準飛行。低速狀態的平直飛行提供了需要關注的和力平衡有關的條件，因為飛機處於高機頭的姿態，有一個垂直的推力分量幫助支持飛機。首先，可以預期機翼載荷趨於減少。大多數飛行員知道相比發動機停止時飛機在有動力時速度較低會失速，螺旋槳引起的氣流通過機翼時也會惡化這種情況。然而，如果分析僅僅限於通常定義的這四個力，你可以說，平直低速飛行時推力等於阻力，