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关于飞机空气动力学

03月05日 编辑 fanwen51.com

[飞机上的玩笑]时间:现代 地点:飞机上 人物:旅客、乘务员、小女孩 剧情:一个旅客戏弄乘务员故事 (在夜班飞机上,旅客在休息,突然~~~) 旅客:小姐,把我的行李放上去! 乘务员:先生,对不起。我自己一个人...+阅读

关于飞机空气动力学

首先,我们来看机翼升力的计算公式

升力=(气流密度*速度的平方*机翼面积*升力系数)/2 = 动压*机翼面积*升力系数

即:L=1/2•ρ•V²•S•Cl=q•S•Cl

可以看出,在其他条件不变时,速度V越大,升力L也越大。

但是,其他条件也不是一成不变的!气流密度ρ会随高度改变(但是这个影响不是太大),机翼面积S也会随襟翼的放出和收起而改变,升力系数Cl更是会随机翼迎角的改变而改变。

想让飞机平飞,需要使升力跟重力相等,在这个前提下,相当于在升力公式中将L变成常数了,速度V变大时,需要升力系数Cl变小,才能保持升力L不变;反之,当速度V变小时,需要增大升力系数Cl。(变量机翼面积S也很重要,但是一般来说,只在起飞降落时通过放下襟翼来增大S,能使L增加。在空中正常飞行时,襟翼是收起来的,所以就对L没什么影响了)

升力系数Cl不是恒定的,升力系数在一定范围内是随着机翼迎角的增大而增大的。另外一般来说机翼越平升力系数越小,机翼越弯升力系数越大。

所以,要改变升力系数,可以通过改变飞机迎角,或者改变机翼弯度来实现。低速下一般用改变弯度的办法,即放下襟翼(副翼是用来控制滚装的,左右副翼差动偏转,一个上偏一个下偏,使左右机翼升力不一致,从而实现飞机倾斜和滚转。襟翼是向下偏的,左右襟翼同步下偏,改变机翼弯度。有的飞机把襟翼和副翼合为一体,称为襟副翼)

起飞、降落时,速度较低,为了保证升力,一般采用将襟翼放下的方法改变机翼弯度,增大升力系数,在低速下获得足够的升力。同时,也采用增大迎角的办法,所以飞机起降时,机头都是上仰的。

起飞之后,在空中平飞时,由于速度很大,襟翼必须收起,否则强大的气流作用力会把襟翼打坏,而且,在高速下,放下的襟翼也会产生巨大的阻力。所以襟翼是必须收起来的。

收起襟翼之后,基本上就靠改变迎角来维持在不同速度下的平飞了。

升力系数在一定范围内是随着机翼迎角的增大而增大的。但是当迎角增大到一定角度之后,升力系数反而会急剧下降,导致升力下降,这就是所谓的失速。失速是很危险的,升力不足时飞机就掉高度了,搞不好就是机毁人亡。所以飞机有个最大失速迎角。(PS.迎角——机翼与前方气流的夹角,而非机身与地面的夹角。前方气流跟机身可不一定是平行的哦!)

飞机起飞的空气动力原理是什么

飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力.而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用.在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图.机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T >V2=S2/T1).根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比.”,因此上表面的空气施加给机翼的压力 F1 小于下表面的 F2 .F1、F2 的合力必然向上,这就产生了升力. 从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理.螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后.旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前.当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构.老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能. 动力原理:涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 冲压喷气发动机 涡轮轴发动机 飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力.早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主.这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出: 单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机.下图为典型的星型活塞发动机. 现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前.下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧.风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机气,从而完成了一个外.而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空工作循环.

汽车的车身空气动力学和飞机的空气动力学一样吗

: 空气动力学,简单地讲就是:物体在空气中或任何流体中所受到的各种外力,并根据在实验测试中所得到的数据资料来修改物体的外观或形状,使之达到人们所需求的特性。汽车在生产的过程当中考虑油耗值是非常关键,而空气这项指标有较大的影响。 “流体力学”中把流体的空间叫“流场”,流场中任一点的参数均不随时间变化,则这种流动称为“定常流”,否则为“非定常流”。相关空气动力学计算公式有: 连续性方程: ρ1V1A1=ρ2V2A2=C1 ρ1ρ2-

1、2 截面上的平均密度 V1V2-

1、2 截面上的平均流速 A1A2—

1、2截面上的截面积 C2-常数 伯努里方程: 流体力学中将与流体的质量成正比的力称为质量力或者是体积力。重力场中就称为质量力,当忽略质量力的力项,不可压缩流体作定常流动时,流体流动的速度和压强也存在一定的关系。 P +1/2ρV2= P0 P-流体静压力 V-流体流动的速度 P0-总压 经济性:部件所受的“空气阻力”和与空气的“相对速度”平方成正比:车辆的速度越快空气阻力越大。汽车如果保持一定行驶速度,相应发动机就得消耗一定比例的燃油,使之能与“空气阻力”形成抗衡。 故车辆的外型设计是否符合相关空气动力学很重要,否则汽车在“稳定性”及燃油的“经济性”上等方面会会大打折扣。 部件控制:对汽车发动机的冷却,车厢里的通风换气,车身外表面的清洁,气流噪声,车身表面覆盖件的振动,甚至刮水器的性能等方面的影响。 节能性:主要取决于它的风阻系数:车辆在行驶时所受阻力主要来自前方,同时侧向也具有一定阻力。风阻系数是一个固定值,每~辆车都有它的风阻系数,在算出风阻系数后,就可由此数字算出车辆在各种速度中所受到的空气阻力,从而合理控制发动机的输出,达到一定的燃油经济性。 稳定性:取决于它的阻力系数。车辆在行驶当时有些气流从车底穿过,而这气流的密度大于从车顶飘过的气流时车辆伴有“发飘”或难以控制,此时有侧风从车旁吹过,也较易引发车身“偏移”现象,如果车辆质量大、轮胎抓地力强的话则偏移的现象就会减轻,同时耗油增加。所以车辆的阻力系数太大不是件好事。通常车底的气流密度一般要大于车辆上方的,让车辆有一定的稳定性或平衡性。...

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