完整版飞行器的阻力和减阻技术
阻力的产生及减阻措施
阻力的产生及减阻措施飞机的各个部件，如机翼、机身和尾翼等，单独放在气流中产生的阻力的总和并不等于把它们组合成一架飞机时所产生的阻力，而后者往往大于前者。
所谓“干扰阻力”指的就是飞机的阻力和单独各个部件阻力代数和的差值，是由于各个部件组合在一起时，流动相互干扰产生的额外阻力增量。
换句话讲，飞机的零升阻力等于机翼的零升阻力、机身的零升阻力、尾翼（含平尾和立尾）的零升阻力和飞机干扰阻力之和。
飞机干扰阻力又包括机翼机身之间的干扰阻力、尾翼机身之间的干扰阻力以及机翼尾翼之间的干扰阻力等。
当把机翼和机身组合在一起时，机身的侧面和机翼翼面之间形成一个横截面积先收缩后扩张的通道，低速气流流过扩张通道时，因逆压梯度的作用将使附面层产生严惩的分离，出现额外增加的粘性压差阻力。
为了消除这一不利的干扰，一般都采用整流片来仔细修改机翼机身连接部分的外形，“填平补齐”，消除分离。
上图的飞机采用了大整流片的目的也在于此。
由于机翼下表面压力大，上表面压力小，因此下表面压力大的气流就会向上表面流动，从而在翼尖处形成了一个旋涡，这个旋涡是由于升力诱导而产生的，因此称为诱导阻力。
飞机的零升阻力是纯粹的付出，不像下面要介绍的飞机的诱导阻力那样，是产生有用升力所必须付出的代价；自然，无论是飞机的零升阻力或是诱导阻力，都应该千方百计地减少它们。
要减少低、亚声速飞行时飞机的零升阻力，主要有下列办法。
第一，采用层流翼型替代古典翼型来减小机翼的摩擦阻力。
第二，对飞机的其他部件都应当整流，做成流线外形。
第三，是减小干扰阻力。
必须妥善地考虑和安排各个部件的相对位置，在这些部件之间必要时不定期应加装整流片。
超音速飞机在飞行时会产生激波阻力，减小激波阻力的主要措施是采用合适的气动外形。
飞行器设计的优化与改进
飞行器设计的优化与改进飞行器是人类在航空领域取得的一项伟大成就，从最早的飞行器诞生到现在，飞行器的设计与制造经过了无数次的改进和优化，才逐步达到了今天的水平。
本文将从飞行器设计的角度出发，探讨如何对飞行器进行优化和改进。
一、减小阻力阻力是影响飞行器速度和效率的最大因素之一，减小阻力是优化飞行器性能的重要方法。
减小阻力的方法有很多，以下列出了几种常见的方法。
1、优化机身造型设计优美流线型的机身，可以有效减少阻力，提高飞行速度和效率。
流线型机身的特点是前尖后扁，能够更好地穿过空气，减小气流对机身的阻碍。
2、减少不必要的突出物每个突出物都会在飞行过程中产生阻力，因此在设计飞行器时，要尽量将突出物减少到最少，保证机身表面的光滑。
3、采用轻量化材料轻量化材料可以降低机身重量，也可以减少阻力。
轻量化材料包括铝合金、碳纤维等材料。
二、提高飞行器的稳定性飞行器的稳定性是指在飞行过程中能够保持平衡和稳定的能力。
提高飞行器的稳定性可以使其更加安全和舒适。
以下列举了几种提高飞行器稳定性的方法。
1、使用自动控制系统自动控制系统可以监测飞行器的状态，并对其进行自动调整，保证飞行器的稳定性。
例如，飞行器的自动驾驶系统可以根据不同的天气条件，自动调整飞行姿态和控制飞行速度，保证安全。
2、增加辅助设备在飞行器设计中增加液压系统、电气系统等辅助设备，可以提供稳定化的作用。
例如，在飞机的翼尖处安装一个液压缓冲器，可以有效减少翼尖的震动，提高飞行器的稳定性。
三、提高飞行器的安全性在飞行器设计中，安全性是最重要的考虑因素之一。
以下列举了几种提高飞行器安全性的方法。
1、增加紧急逃生设备在飞行器设计中，要考虑到紧急逃生的情况，并增加相应的设备。
例如，在飞机上增加了逃生滑梯，以便乘客在危险状况下能够快速逃离。
2、使用环保材料在飞行器设计中，使用环保材料可以降低有毒有害气体的排放，保证乘客的健康和安全。
例如，在飞机上使用无毒有害的环保材料可以降低有害气体的排放，减轻空气污染。
飞机阻力的产生及减阻措施
飞机阻力的产生及减阻措施一、飞机阻力的产生飞机在飞行过程中会受到多种阻力的作用，主要包括以下几种：1. 气动阻力：飞机在空气中飞行时，由于空气的阻力而产生的阻力称为气动阻力。
气动阻力主要包括两个部分：摩擦阻力和压力阻力。
摩擦阻力是指空气与飞机表面的摩擦所产生的阻力，而压力阻力是由于空气在飞机前进方向上的压力差所产生的阻力。
2. 重力阻力：重力阻力是飞机受到重力作用产生的阻力。
飞机在飞行过程中需要克服重力的作用，因此会产生阻力。
3. 升力阻力：升力阻力是由于飞机产生升力所产生的阻力。
升力是飞机在飞行过程中产生的垂直向上的力，而升力阻力则是垂直向上的力所产生的阻力。
4. 推力阻力：推力阻力是由于飞机产生推力所产生的阻力。
推力是飞机在飞行过程中产生的向前推进的力，而推力阻力则是向前推进的力所产生的阻力。
二、飞机阻力的减少措施为了减少飞机的阻力，提高飞机的飞行效率，航空工程师们采取了多种措施：1. 优化飞机外形设计：通过改进飞机的外形设计，减小飞机表面与空气接触的面积，减少摩擦阻力和压力阻力的产生。
例如，采用流线型的机身设计，减少气动阻力。
2. 使用先进的材料：使用轻量化、高强度的材料，降低飞机的重量，减小重力阻力的产生。
例如，采用复合材料制造飞机的机身和翼面，可以减轻飞机的重量，降低重力阻力。
3. 提高发动机效率：提高发动机的推力和燃烧效率，减小推力阻力的产生。
例如，采用高涵道比的涡扇发动机，可以提高发动机的推力效率，减少推力阻力。
4. 优化机翼设计：通过改进机翼的形状和结构，提高飞机的升力效率，减小升力阻力的产生。
例如，采用翼型设计和翼尖小翼等措施，可以减小气动阻力，提高升力效率。
5. 使用辅助设备：使用辅助设备来减小飞机的阻力。
例如，采用缝翼和襟翼等可变几何翼面，可以在起飞和着陆时增加升力，减小阻力；同时也可以采用襟翼和刹车板等装置，在飞机下降和减速时增加阻力，实现精确的速度控制。
6. 精确的飞行控制：通过精确的飞行控制，减小飞机的阻力。
飞行器气动性能优化策略
飞行器气动性能优化策略随着科学技术的不断进步和航空工业的飞速发展，飞行器设计与制造面临着新的挑战和需求。
其中，气动性能是航空工程中的重要因素之一。
优化飞行器的气动性能可以提升其飞行效率、降低能耗、改善飞行特性以及提高安全性。
本文将探讨一些常见的飞行器气动性能优化策略，包括减阻、提升升力和改善操纵性。
首先，减阻是提高飞行器气动性能的关键策略之一。
飞行器在飞行过程中会遇到空气阻力，而阻力的大小直接关系到飞行器需消耗的能量。
因此，减少阻力可以降低能耗、提高飞行效率。
减阻的策略涉及到两个方面：一是降低飞行器表面的阻力，二是减少飞行器的湍流阻力。
在降低表面阻力方面，一种常见的策略是通过改进飞行器的外形来减小阻力。
例如，采用流线型设计可以降低阻力，减少气流分离和湍流形成。
此外，采用光滑的表面材料，减少表面粗糙度，也可以降低阻力。
另外，尽量减少飞行器的几何突起，如尖峰、棱角等，也能减少阻力。
减少湍流阻力可以通过控制飞行器表面的湍流产生和传播来实现。
例如，在飞行器表面加装细小的颗粒，可以引起气流的层流化，从而减小湍流的发生和发展。
此外，喷气飞行器可以通过调整喷口的参数，如喷气角度、喷嘴形状等，来控制喷流的形态，减少湍流阻力。
当然，在设计飞行器时，也可以采用一些先进的液力学技术，如气动代码计算和风洞试验等，来提前预测和优化飞行器的阻力。
除了减阻，提升升力是另一个关键的气动性能优化策略。
升力是支撑飞行器在空中飞行的力，提升升力可以使飞行器在起飞、爬升和悬停等状态下有更好的性能。
升力的提升策略包括改进机翼的形状和结构、增加机翼面积、优化飞行器的操纵系统等。
机翼是产生升力的重要部件，改进机翼的形状和结构可以有效地增加升力。
例如，采用翼尖展开、扭转和翼型修形等方法，可以改变机翼的气动特性，提升升力。
此外，增大机翼的展弦比和椭圆度，可以增加机翼的升力系数，进一步提升升力。
此外，通过采用高强度材料和结构优化，也可以降低机翼的重量，提高升力重比。
(完整版)第四章飞行器的阻力和减阻技术
等离子体减阻
沟槽减阻
目前的各种湍流减阻方法中，沟
槽表面减阻技术以其减阻效果显著 和易于推广使用的特点，被公认最 具使用潜力。该项技术在国外已投 入了实际应用，如空中客车将A320 试验机表面积的约70%贴上沟槽薄膜 ，达到节油1%～2%的效果。NASA兰 利中心在Learjet型飞机上开展的类似 飞行试验显示，沟槽表面的减阻量 约为6%左右；另一个典型的例子就 是Speedo公司（美国）生产的具有 表面的游泳衣。
沟槽减阻
该技术起源于仿生学对鲨鱼 等鱼类表皮的研究，通过在 航行体外表面加工具有一定 形状尺寸的沟槽结构（沟槽 方向与流向一致，有V形、U 形等多种形状），就能达到 很好的减阻效果。
▪ 机理：减少湍流能量损耗， 从而达到减阻的目的。
仿生柔壁法减阻
▪ 20 世纪 60 年代, 人们发现 “人造海豚皮”的减阻效果 后, 柔壁减阻越来越受到人 们的重视。通常的做法是在 固体壁面上加泡沫塑料, 往 中间充满水或油等液体后, 在上面蒙一层不渗透或半渗 透性的薄膜, 这样就能产生 一定的弹性。
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
（4）干扰阻力
▪ 机翼、机身、尾翼、发动 机吊舱等，单独放在气流 中所产生的阻力的总和并 不等于整体所产生的阻力 、而是往往小于把它们组 成一个整体时所产生的阻 力。所谓“干扰阻力”就 是飞机各部分之间由于气 流相互干扰而产生的一种 额外阻力。
降低摩擦阻力的方法
▪ 为了减小摩擦阻力，如今比较普遍的做法 是尽可能地提高飞机表面的光滑程度。这 就催生了埋头铆钉等新型零件。此外，摩 擦阻力也与飞机和机翼的尺寸有关。
提高飞机表面光滑度
（3）诱导阻力
飞行器设计中的气动力学问题及创新解决方案
飞行器设计中的气动力学问题及创新解决方案随着科技不断发展，飞行器的设计也在不断创新。
而在飞行器设计中，气动力学问题一直是一个重要的挑战。
气动力学是研究空气对物体的作用的学科，它在飞行器的设计中起着至关重要的作用。
本文将介绍飞行器设计中的气动力学问题及其创新解决方案。
一、飞行器气动力学问题在飞行器设计中，气动力学问题主要包括飞行阻力、升力、稳定性和控制。
其中，飞行阻力是飞行器在飞行中受到的空气阻力，会影响到飞行器的速度和使用寿命。
升力是飞行器在飞行中产生的向上的作用力，能够让飞行器在空中保持飞行。
而稳定性和控制则影响到飞行器的航行和操控。
1. 飞行阻力飞行阻力是飞行器在飞行中需要克服的空气阻力，与飞行器的速度和外形有关。
减小阻力可以提高飞行器的速度和航程，延长使用寿命。
为减小阻力，设计者通常会采用一些措施，如采用流线型外形、减小表面粗糙度、减小后部湍流等。
2. 升力升力是飞行器在飞行过程中产生的向上的作用力，能够让飞行器在空中保持飞行。
升力的大小与飞行器的形状、速度、倾角和气动特性等有关。
设计者可以通过改变飞行器的形状和利用不同的气动特性，来增加飞行器的升力。
同时，升力还与气流的流动状况有关，设计者还需要考虑飞行器在不同的飞行速度和高度下气流的影响。
3. 稳定性和控制稳定性和控制是影响飞行器航行和操控的关键因素。
稳定性是指飞行器在空气动力学作用下保持稳定的能力，而控制则是指飞行器在运动过程中能够被操作员控制。
稳定性和控制需要考虑飞行器的惯性特性、气动特性、控制系统等因素。
二、创新解决方案为了解决飞行器设计中的气动力学问题，设计者们一直在不断创新。
下面将介绍一些创新的解决方案。
1. 翼尖小翼翼尖小翼是一种在飞行器翼尖处增加小翼的设计，能够在减小飞行器阻力的同时，提高飞行器的升力和稳定性。
翼尖小翼的设计可以减小翼尖处的漩涡，使气流更加流畅，从而减小飞行器的阻力，提高飞行效率。
2. 直升机后掠桨叶直升机后掠桨叶是一种采用后掠设计的桨叶。
第四章 飞行器的阻力和减阻技术
（3）诱导阻力
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
（3）诱导阻力
ห้องสมุดไป่ตู้1、翼尖涡流
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。
2、下洗
（3）诱导阻力
V
V
涂层减阻
涂层减阻是在管道或明渠内壁涂上减阻材料以达到 减阻效果的方法, 其关键技术在于减阻涂料和涂敷技 术两个方面。最早应用于石油管道干线输气, 可以使 输运量增加 5%~20%。利用涂层的疏水性, 使得壁面 更光滑, 从而减小了阻力。
高聚合物添加剂减阻
高聚合物添加剂法是近年来减 阻研究的一个重点, 它通过在 流体中溶入少量长链高分子聚 合物来实现减阻。 高聚合物添加剂减阻是通过从 液体内部边界创造条件以实现 减阻, 它们有一个共同的特点 ：分子量的量级都高达百万。
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的米格21战斗机
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的飞机
（5）激波阻力
激波阻力是飞机在空气飞 行过程中产生的一种较强的波 ，由空气遭到强烈的压缩而形 成。当飞行器超声速飞行时， 由于飞行器的能量以强压力波 的形式向周围的空气传递而产 生的一种独特的阻力。激波阻 力对超声速飞行器翼身组合体 的体积和横截面积分布十分敏 感。
V
下洗气流速度——下洗气 流垂直向下的分速度。 下洗角——下洗气流与来 流之间的角度。
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
超音速飞行技术的最新研究进展
超音速飞行技术的最新研究进展超音速飞行技术一直以来都是航空领域中的研究热点之一、超音速飞行指的是飞行速度超过音速（即每小时约1225公里）的飞行状态。
超音速飞行技术的发展有助于缩短地理距离，提高飞行速度和效率，并为航空业的未来发展带来更多可能性。
以下是目前超音速飞行技术的最新研究进展。
一、涡轮循环发动机技术的改进涡轮循环发动机是超音速飞行器中一种广泛采用的动力系统。
近年来，研究人员致力于改进涡轮循环发动机的性能，提高其推力和燃油效率。
例如，通过采用更先进的材料和设计方法，研究人员成功地减轻了发动机部件的重量，提高了其工作效率。
此外，研究人员还在优化冷却系统和减少压缩机过热等方面进行了深入研究，以进一步提高发动机的性能。
二、超音速飞行器的减阻设计超音速飞行器在高速飞行过程中面临着较大的气动阻力。
为了减少飞行器的气动阻力，研究人员提出了各种减阻设计方法。
例如，采用优化的机翼形状和机身外形设计，可以降低飞行器的气动阻力，提高飞行速度和燃油效率。
此外，利用高温材料和先进的降阻涂层也是减少气动阻力的有效方法，这些技术可以减少飞行器与空气之间的摩擦。
三、超音速飞行器的噪音和冲击波控制超音速飞行过程中产生的噪音和冲击波对飞行器和地面造成了很大的影响。
研究人员致力于噪音和冲击波的控制技术。
通过优化飞行器的外形设计和使用声波吸音材料，可以减少噪音的产生和传播。
此外，研究人员还提出了一些冲击波控制方法，如使用气动形状和冲击波吸音材料来减轻冲击波对飞行器的影响，从而减少对地面的干扰。
四、超音速飞行器的高超声速巡航技术高超声速巡航技术是超音速飞行的重要领域之一、研究人员正在努力开发一种能够持续巡航在高超声速（即每小时超过5倍音速）的飞行器。
这需要解决超音速飞行中的诸多技术问题，如飞行器的加热和冷却、系统稳定性和导航控制等。
研究人员正在探索各种解决方案，如采用先进材料、热防护层和主动控制系统等，以实现高超声速巡航技术的可行性。
1.2阻力阻力
零升波阻
z
波阻：飞机作超声速飞行时，机身头部，机翼和尾翼的 前缘均会产生激波，气流流经激波后会使压力跃升，升 高的压力对飞机产生阻力，称为波阻。 激波 Ma>1 膨胀波 激波
层流跗面层 紊流跗面层
摩擦阻力是由于大气的粘性而产生的。当气流以一定速度流 过飞机表面时，由于气流的粘性作用。空气微团与飞机表面 发生摩擦，阻滞了气流的流动，因此产生了摩擦阻力。
∂V τ =µ ∂n
减小摩擦阻力的措施 摩擦阻力的大小取决于空气的粘性，飞机表面的粗糙程度和飞 机的表面积大小等因素。
压差阻力
2.阻力
z
定义 阻力是飞机总的空气动力 R 量 ，向后为正 影响因素
Σ
沿气流坐标系 x a
的分
z
阻力主要与飞行器的外形，飞行高度，马赫数Ma，迎角 以及舵面的偏角有关。
z
分类 根据与升力的关系，可将总阻力分为零升阻力和升致阻力
1）零升阻力：摩擦阻力，压差阻力和零升波阻
附面层：当气流流过飞行器表面时，贴紧表面的地方 有一层速度逐渐减慢的空气流动层 附面层又分为下面两种
z
当把机翼和机身组合在一起时，机身的侧面和机翼翼面之间形成 一个横截面积先收缩后扩张的通道，低速气流流过扩张通道时， 因逆压梯度的作用将使附面层产生严惩的分离，出现额外增加的 粘性压差阻力。为了消除这一不利的干扰，一般都采用整流片来 仔细修改机翼机身连接部分的外形，“填平补齐”，消除分离。飞 机采用大整流片的目的也在于此。
¾ 高声速飞行时，升致阻力主要为升致波阻
C Dt = C L sin a
超高速飞行器减阻技术研究
超高速飞行器减阻技术研究随着科技的不断发展，人们对于超高速飞行器的需求也越来越高，而减阻技术则成为了超高速飞行器研发的重要组成部分。
本文将探讨这一领域的研究进展及其相关的问题。
一、超高速飞行器的研究与发展超高速飞行器是指能够以高于音速的速度穿过大气层的飞行器，通常包括超音速、高超音速和超高超音速飞行器。
由于它们的速度较快，因此需要采用一些特殊的设计，以便减少气动阻力并提高空气动力效率。
自从20世纪40年代，人类开始进行超空音速的飞行器研究和试验以来，很多的国家逐渐开始进行了相关的研究和开发。
例如，美国的X-15飞行器在20世纪60年代进行了一系列的试飞，成为了第一架实现速度超过光速的飞行器；而苏联在20世纪80年代成功地研制出了世界上最快的运载火箭——能够实现10倍音速的Energia火箭。
二、减阻技术的研究和应用超高速飞行器在高速飞行中会受到气动阻力的限制，所以减少阻力对于提高速度和降低油耗都起到了重要作用。
因此，科学家们通过各种方法不断探索、改进，取得了不少重要进展，主要集中在以下三个方面：1、减少表面形状的曲率：减小了表面曲率会使流体在物体周围的运动更为平滑、稳定，降低了阻力，加速了运动。
因此，设计较为平坦或具有细微弯曲的表面形状特别适用于在超高速环境中进行高效的飞行。
2、使用一些特殊的材料：高温材料能够帮助超高速飞行器在高温下维持结构的完整性并提高防热性能，从而减少阻力。
而目前研制出的诸如碳纳米管和金刚石薄膜等材料，不仅具有很好的热传导性能，还具有良好的力学强度和耐腐蚀性，可应用于制造超高速飞行器。
3、通过纳米技术实现减阻：纳米技术是对于纳米级别颗粒（1-100纳米范围内）进行研究、加工和应用的一门交叉学科。
如今，科学家们已经开始在减小超高速飞行器的表面阻力上应用纳米材料，使飞行器具有更好的防风结构。
三、超高速飞行器减阻技术面临的挑战尽管可应用的超高速飞行器减阻技术不断完善，但仍面临着一些挑战，主要包括以下几个方面：1、防腐蚀技术：由于超高速飞行器在大气层高速穿行，对于表面材料的高温、低温和负压环境都有较高的要求，传统材料会因为风化、氧化等原因对空气与水的腐蚀而损坏，从而降低超高速飞行器的使用寿命。
飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理
飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理飞行器的气动设计是指在飞行器的设计和制造过程中，通过改变飞行器外形、减小阻力和增大升力等手段来提高飞行性能的过程。
减阻和增升是气动设计的两个重要方面，在飞行器性能优化中起到至关重要的作用。
本文将详细介绍飞行器气动设计中减阻和增升的基本原理。
一、减阻的基本原理减阻是指针对飞行器在飞行中所受到的阻力进行优化，以达到降低能耗、提高飞行速度和延长续航时间的目的。
以下是飞行器减阻的基本原理：1. 最小湍流阻力原理：湍流阻力是指相对于外形光滑的飞行器而言，因为周围气体流动速度的不均匀而产生的阻力。
通过减小飞行器的表面粗糙度、采用流线型外形以及优化飞行器的各个部分的横截面形状等手段，可以降低湍流阻力。
2. 压力阻力的降低：压力阻力是指飞行器与周围气体之间的压力差所产生的阻力。
通过合理设计飞行器的几何形状，如采用翼型等可以减小气流流动中的压力变化，从而降低压力阻力。
3. 提高升阻比：升力是指飞行器在飞行过程中所产生的垂直向上的力，而阻力则是指飞行器在飞行过程中所受到的阻碍前进的力。
提高升阻比可以有效地减小阻力，可以通过改变翼型、增大翼展和翼面积等手段来实现。
二、增升的基本原理增升是指在飞行器的设计中，通过改变飞行器的外形和采用一些特殊的设备来增加升力的过程。
以下是飞行器增升的基本原理：1. 翼型的选择：翼型是指飞行器翼的横截面形状，不同的翼型具有不同的升力性能。
选择适合的翼型可以增加翼的升力系数，从而增强飞行器的升力。
2. 翼的迎角：迎角是翼与来流气流的夹角，适当的迎角可以增加翼的升力。
然而，当迎角过大时，会导致翼面分离，产生失速现象。
因此，需要在设计中考虑迎角的合理范围。
3. 辅助升力装置：除了翼型和迎角的选择外，可以通过设计和安装一些辅助升力装置来增加飞行器的升力。
例如，可以安装襟翼、扰流板，或者采用可变角度的前缘襟翼等，来改变气流的流动，增加升力。
结论飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理是通过优化飞行器的外形、改善气流流动状态以及采用一些特殊的装置来实现的。
飞机气动力学与减阻技术的研究
飞机气动力学与减阻技术的研究飞机气动力学是飞行器工程学中非常重要的一个分支，它研究飞机在空气中的运动特性，包括飞行中的升力、阻力、气动载荷等因素。
减阻技术则是飞机设计中的一个关键领域，旨在减少飞机飞行时所面临的阻力，提高飞机的性能。
以下将从理论与应用两个方面探讨飞机气动力学与减阻技术的研究。
一、理论研究飞机气动力学的理论研究对于飞机的设计和改进至关重要。
在过去的几十年中，科学家们通过大量实验和数值模拟的手段，对飞机气动力学进行了广泛而深入的研究。
他们发现，飞机的气动特性与其外形、机翼形状、机翼横截面等因素密切相关。
在机翼形状方面，研究人员发现了一种称为翼型的设计，可以显著提高飞机的升力和降低阻力。
翼型通过在机翼上方产生较高的气压区域和在机翼下方产生较低的气压区域，使得飞机产生升力。
而对于降低阻力方面，科学家们发现了一种称为减阻翼型的设计，该设计通过减小机翼的横截面积，减少空气的阻力，提高飞机的速度和燃油效率。
此外，还有许多其他的理论研究成果对提高飞机性能也起到了重要作用。
例如，研究人员发现在飞机机身的尾部添加一个称为翘尾式气动布局的设计可以减小机身的阻力、增加操纵性和稳定性。
还有研究人员通过改变垂尾和水平稳定面的形状和角度，进一步改善飞机的气动性能。
二、应用研究飞机气动力学理论的研究成果需要得到实际的应用才能发挥作用。
实际应用研究包括飞机设计中的气动优化和飞行中的阻力控制等方面。
在飞机设计中，研究人员会根据气动优化的原则对飞机进行改进。
他们会对机翼、机身、垂尾等部件的形状和结构进行优化设计，以达到减小阻力、提高升力和操纵性等目标。
他们还会通过风洞实验和数值模拟来验证新设计的有效性，并对不同飞行状态下的气动性能进行研究。
在飞行中的阻力控制方面，科学家们提出了一系列的减阻技术。
例如，在飞机表面上涂覆一层特殊材料，可以减小摩擦阻力；采用一种高效的发动机设计，可以降低排放物和燃料消耗；通过改变飞机的姿态和飞行速度，也可以达到减小阻力的目的。
航空器减阻技术研究
航空器减阻技术研究摘要：随着航空业的快速发展，航空器的减阻技术研究愈发重要，因为减阻技术的进一步改进不仅可以提高飞行速度和燃油效率，还可以减少环境污染。
本文将探讨航空器减阻技术的重要性，并详细介绍了当前研究领域以及未来的发展方向。
1. 引言航空器的减阻技术一直是航空工程领域的关键研究方向。
减阻技术的目标是降低空气对航空器的阻力，从而提高飞行速度、降低燃油消耗以及减少碳排放。
随着航空交通量的增加，对环保和能源效率的要求也不断提高，因此航空器减阻技术的研究变得尤为重要。
2. 当前研究领域航空器减阻技术的研究领域涉及多个方面，以下是目前较为热门的几个研究领域：2.1 空气动力学设计空气动力学是研究飞行器在空气中运动的学科，对于航空器减阻技术的研究至关重要。
通过对航空器外形和气动外形的优化设计，可以减少阻力。
常见的方法包括减小气动阻力系数、改善气动外形、优化机翼设计等。
2.2 材料创新材料创新在航空器减阻技术中起着重要作用。
新材料的使用可以减轻航空器的重量，减少飞行阻力。
例如，采用复合材料可以提高机翼的刚度和强度，同时减轻重量，导致飞行阻力减少。
2.3 发动机技术发动机是航空器的动力来源，对于减阻技术也至关重要。
研发高效发动机可以提高燃烧效率，减少燃油消耗和二氧化碳排放。
目前，涡扇发动机在航空器减阻方面取得了巨大突破，但仍有许多改进的空间。
2.4 气动流场控制气动流场控制是指通过改变航空器周围气流的流动，从而减少飞行阻力。
该技术通过利用高压驻点、气动力矩等手段，对航空器周围的气流进行控制。
这可以减轻尾迎角、改变在机翼上的气流分布，并减少湍流等。
3. 未来的发展方向未来航空器减阻技术的研究将面临更高的需求和更大的挑战。
以下是未来可能的发展方向：3.1 智能化设计随着人工智能技术的迅速发展，未来的航空器减阻技术将更多地依赖智能化设计。
通过使用模拟软件和算法，可以进行快速优化和仿真，有效地降低阻力。
3.2 新材料的应用未来航空器减阻技术将更广泛地应用新材料。
飞行基础知识-升力与阻力详解
飞行基础知识-升力与阻力详解升力是怎样产生的任何航空器都必须产生大于自身重力的升力才能升空飞行，这是航空器飞行的基本原理。
前面我们提到，航空器可分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类，轻于空气的航空器如气球、飞艇等，其主要部分是一个大大的气囊，中间充以比空气密度小的气体（如热空气、氢气等），这样就如同我们小时候的玩具氢气球一样，可以依靠空气的静浮力升上空中。
远在一千多年以前，我们的祖先便发明了孔明灯这种借助热气升空的精巧器具，可以算得上是轻于空气的航空器的鼻祖了。
然而，对于重于空气的航空器如飞机，又是靠什么力量飞上天空的呢？相信大家小时候都玩过风筝或是竹蜻蜓，这两种小小的玩意构造十分简单，但却蕴含着深刻的飞行原理。
飞机的机翼包括固定翼和旋翼两种，风筝的升空原理与滑翔机有一些类似，都是靠迎面气流吹动而产生向上的升力，但与固定翼的飞机有一定的差别；而旋翼机与竹蜻蜓却有着异曲同工之妙，都是靠旋翼旋转产生向上的升力。
机翼是怎样产生升力的呢？让我们先来做一个小小的试验：手持一张白纸的一端，由于重力的作用，白纸的另一端会自然垂下，现在我们将白纸拿到嘴前，沿着水平方向吹气，看看会发生什么样的情况。
哈，白纸不但没有被吹开，垂下的一端反而飘了起来，这是什么原因呢？流体力学的基本原理告诉我们，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，白纸上面的空气被吹动，流动较快，压强比白纸下面不动的空气小，因此将白纸托了起来。
这一基本原理在足球运动中也得到了体现。
大家可能都听说过足球比赛中的“香蕉球”，在发角球时，脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员，直接飞入球门，由于足球的飞行路线是弯曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。
这股使足球偏转的神秘力量也来自于空气的压力差，由于足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转，因此在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同，所受到的空气的压力也不同，是空气的压力差蒙蔽了守门员。
减小激波阻力的措施
减小激波阻力的措施
激波阻力是飞行器在超音速飞行过程中面临的主要挑战之一。
激波阻力的产生源于激波波及飞行器表面时所引起的压力突变，这会导致飞行器受到巨大压力作用，同时增加了空气动力学的阻力。
减小激波阻力是提高飞行器超音速性能的关键之一。
以下是一些减小激波阻力的常见措施：
1. 优化飞行器外形设计：设计合理的外形可以帮助减小激波的产生和阻力的损失。
圆锥体和俯冲设计等外形被广泛用于减小激波阻力，因为这些外形可以更好地分离激波和减小激波对飞行器表面的影响。
2. 使用隐身技术：隐身技术旨在最大限度地减少飞行器的雷达反射面积，从而减小激波阻力的产生。
隐身涂层、减少平面和棱角、采用低反射材料等措施都可以帮助降低飞行器的雷达截面积，从而减小激波阻力。
3. 采用超音速空气动力学理论：超音速空气动力学理论可以帮助优化飞行器的气动外形，以最大程度地减小激波阻力。
通过深入研究和精确计算激波的产生和传播规律，设计合理的减阻措施。
4. 使用航空材料的创新：选择合适的航空材料可以减小激波对飞行器表面的影响。
高强度低密度材料可以在超音速飞行时减小飞行器表面的压力响应，从而减小激波阻力。
5. 采用主动减阻技术：主动减阻技术包括利用电磁激波波导和热电效应等手段控制激波的产生和传播，从而减小激波阻力。
这些技术可以通过调节材料的电磁特性或热特性，降低飞行器受到的激波压力。
综上所述，减小激波阻力是提升飞行器超音速性能的重要任务之一。
通过优化外形设计、使用隐身技术、应用超音速空气动力学理论、采用创新材料和应用主动减阻技术等措施，可以有效降低激波阻力的产生和影响，提高飞行器在超音速飞行时的性能。
飞行器的滑翔原理：空气动力学与重力平衡
飞行器的滑翔原理：空气动力学与重力平衡飞行器的滑翔原理涉及空气动力学和重力平衡的相互作用。
以下是滑翔原理的关键概念：1. 空气动力学升力和阻力：升力（Lift）：由于翅膀或机翼形状的设计，飞行器在飞行时可以产生升力。
升力是空气动力学中垂直方向上的力，使飞行器能够克服重力。
阻力（Drag）：飞行器在空气中飞行时会遇到阻力，这是与飞行速度和飞行器形状有关的空气阻力。
阻力是飞行器前进方向上的反向力，需要被克服。
控制面：副翼（Aileron）、方向舵（Rudder）、升降舵（Elevator）：这些是飞行器上的控制面，通过改变它们的位置，飞行员可以控制飞行器的姿态和方向。
2. 重力平衡重力和滑翔比：重力：是向下的力，始终作用在飞行器的质心。
它是飞行器需要克服的主要力。
滑翔比（Glide Ratio）：表示飞行器在垂直方向上的性能。
滑翔比越高，飞行器在下滑时失去的高度越小，滑翔距离越远。
3. 滑翔过程起飞：飞行器通过引擎或其他推进装置获得足够的速度，以产生升力，并克服重力，实现起飞。
滑翔：一旦飞行器达到足够的高度和速度，引擎关闭，进入滑翔状态。
在这个阶段，飞行器以一定的滑翔比保持平衡，通过调整控制面来保持姿态和方向。
降落：飞行器在目标区域附近选择着陆点，通过调整控制面和姿态来实现平稳降落。
4. 稳定性与控制稳定性：飞行器的稳定性是指在各种飞行条件下维持平衡的能力。
良好设计的飞行器能够在受到外部扰动时迅速回到平衡状态。
控制：飞行器通过控制面实现横滚、俯仰和偏航的调整。
飞行员通过操纵操纵杆和脚踏板来调整这些控制面，以保持飞行器的稳定性和控制方向。
飞行器的滑翔原理基于平衡空气动力学产生的升力与阻力，以及重力在垂直方向上的作用。
这些原理的理解对于设计和操纵飞行器至关重要。
气层减阻技术
气层减阻技术
气层减阻技术是一种能够减少飞行器阻力的技术，它通过在飞行器表面形成一层气体，使得飞行器在飞行时能够更加顺畅地穿过空气，从而减少空气阻力，提高飞行效率。
这项技术的应用范围非常广泛，不仅可以用于航空领域，还可以用于汽车、火车等交通工具的设计中。
气层减阻技术的原理是利用高压气体在飞行器表面形成一层气体，这层气体可以减少空气阻力，从而提高飞行效率。
在实际应用中，气层减阻技术通常是通过在飞行器表面喷射高压气体来实现的。
这些高压气体可以来自于飞行器自身的压缩空气系统，也可以来自于外部的压缩空气系统。
气层减阻技术的优点是显而易见的。
首先，它可以减少空气阻力，提高飞行效率，从而降低燃油消耗和排放。
其次，它可以减少飞行器表面的磨损和腐蚀，延长飞行器的使用寿命。
此外，气层减阻技术还可以提高飞行器的稳定性和安全性，减少飞行事故的发生。
然而，气层减阻技术也存在一些缺点和挑战。
首先，它需要消耗大量的能源来产生高压气体，这会增加飞行器的重量和成本。
其次，气层减阻技术在实际应用中需要考虑很多因素，如气体的流动性、喷射角度、喷射速度等，这需要进行复杂的计算和实验验证。
此外，气层减
阻技术还需要考虑飞行器的结构和材料，以确保其能够承受高压气体的喷射和飞行时的各种负载。
总的来说，气层减阻技术是一项非常有前途的技术，它可以为航空、汽车、火车等交通工具的设计和制造提供新的思路和方法。
虽然它存在一些挑战和限制，但随着科技的不断进步和发展，相信这项技术将会得到更加广泛的应用和推广。
减阻流动控制技术
减阻流动控制技术1. 引言减阻流动控制技术是一种应用于流体力学领域的技术，旨在降低流体在管道、船舶、飞行器等载体上的阻力，以提高其运行效率和性能。
减阻流动控制技术在工程实践中具有广泛的应用前景，可以为各个领域带来巨大的经济和环境效益。
2. 减阻流动控制技术的原理减阻流动控制技术主要通过改变流体的运动状态、调整流体与载体之间的相互作用以及优化载体表面形态等方式来降低阻力。
具体原理如下：2.1 流体运动状态调整通过改变流体的速度分布、湍流强度和涡旋结构等参数，可以有效地减少阻力。
常见的方法包括增加局部速度、改变湍流结构等。
2.2 流体与载体相互作用调整通过改变载体表面形态或添加特殊结构，可以使得流体在与载体接触时产生更小的摩擦力和压力损失，从而降低阻力。
常见的方法包括表面涂层、纹理结构等。
2.3 载体表面形态优化通过优化载体的几何形状和表面特性，可以使得流体在载体表面上的流动更加顺畅，减少阻力。
常见的方法包括减小载体横截面积、改变载体曲率等。
3. 减阻流动控制技术的应用领域减阻流动控制技术在各个领域都有广泛的应用，下面介绍其中几个典型领域：3.1 管道输送在石油、天然气等管道输送系统中，采用减阻流动控制技术可以降低管道摩擦阻力和能量损失，提高输送效率。
常见的方法包括添加内部涂层、优化管道弯头设计等。
3.2 船舶运输在船舶设计中，采用减阻流动控制技术可以降低船舶在水中的阻力，提高速度和燃油利用率。
常见的方法包括优化船体外形、增加尾迹管理装置等。
3.3 飞行器设计在飞行器设计中，采用减阻流动控制技术可以降低飞行阻力，提高飞行速度和燃油效率。
常见的方法包括优化机翼形状、控制尾迹产生等。
3.4 汽车工程在汽车工程中，采用减阻流动控制技术可以降低汽车在行驶过程中的空气阻力，提高燃油经济性和稳定性。
常见的方法包括优化车身外形、增加空气动力学装置等。
4. 减阻流动控制技术的发展趋势随着科学技术的不断进步和应用需求的不断增长，减阻流动控制技术也在不断发展。
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降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的米格 21战斗机
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的飞机
（5）激波阻力
? 激波阻力是飞机在空气飞 行过程中产生的一种较强的波 ，由空气遭到强烈的压缩而形 成。当飞行器超声速飞行时， 由于飞行器的能量以强压力波 的形式向周围的空气传递而产 生的一种独特的阻力。激波阻 力对超声速飞行器 翼身组合体 的体积 和横截面积 分布十分敏 感。
现代飞机设计技术
航 空 工 程 学 院孟
令 兵
第四章 飞行器的阻力与减阻技术
第四章 飞行器的阻力与减阻技术
?空气阻力，对于依靠空气升力支撑的飞机 而言，阻力不可避免的负面代价。纵观飞 机的发展史，减阻是永恒的话题。
什么是阻力？
阻力：阻碍运动的力
空气阻力的分类
?空气阻力主要分为： ?压差阻力 ?摩擦阻力 ?诱导阻力 ?干扰阻力 ?激波阻力
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
（4）干扰阻力
? 机翼、机身、尾翼、发动 机吊舱等，单独放在气流 中所产生的阻力的总和并 不等于整体所产生的阻力 、而是往往小于把它们组 成一个整体时所产生的阻 力。所谓“干扰阻力”就 是飞机各部分之间由于气 流相互干扰而产生的一种 额外阻力。
降低摩擦阻力的方法
?为了减小摩擦阻力，如今比较普遍的做法 是尽可能地提高飞机表面的光滑程度。这 就催生了埋头铆钉等新型零件。此外，摩 擦阻力也与飞机和机翼的尺寸有关。
ห้องสมุดไป่ตู้
提高飞机表面光滑度
（3）诱导阻力
?机翼产生升力的同时，由于 机翼下表面压力大，上表面 压力小，下翼面的高压气流 会绕过两端翼尖 ,力图向翼上 翻，形成翼尖涡。翼尖涡流 使流过机翼的空气产生下洗 速度，此速度有一个向后的 分量，从而产生诱导阻力。
降低激波阻力的方法
?早在喷气式飞机投入实战之初，德国人就 发现，向后倾斜的机翼（后掠翼）可以延 缓音障“抖动”的发生。大量研究表明， 前掠机翼也能有效减小激波阻力。
超声速飞机外形
?要实现超声速飞行的首要问题是需要减小激 波阻力。减小激波阻力的方法有：
?（1）采用尖头尖尾薄翼型 ?（2）采用后掠机翼 ?（3）采用三角形机翼 ?（4）采用变后掠机翼 ?（5）采用边条翼 ?（6）采用鸭式布局或者无尾布局
等离子体减阻
沟槽减阻
目前的各种湍流减阻方法中，沟 槽表面减阻技术以其减阻效果显著 和易于推广使用的特点，被公认最 具使用潜力。该项技术在国外已投 入了实际应用，如空中客车将 A320 试验机表面积的约 70%贴上沟槽薄膜 ，达到节油 1%～2%的效果。NASA兰 利中心在 Learjet 型飞机上开展的类似 飞行试验显示，沟槽表面的减阻量 约为6%左右；另一个典型的例子就 是Speedo公司（美国）生产的具有 表面的游泳衣。
沟槽减阻
该技术起源于仿生学对鲨鱼 等鱼类表皮的研究，通过在 航行体外表面加工具有一定 形状尺寸的沟槽结构（沟槽 方向与流向一致，有 V形、U 形等多种形状），就能达到 很好的减阻效果。
? 机理：减少湍流能量损耗， 从而达到减阻的目的。
仿生柔壁法减阻
?20 世纪 60 年代, 人们发现 “人造海豚皮”的减阻效果 后, 柔壁减阻越来越受到人 们的重视。通常的做法是在 固体壁面上加泡沫塑料 , 往 中间充满水或油等液体后 , 在上面蒙一层不渗透或半渗 透性的薄膜 , 这样就能产生 一定的弹性。
V?
下洗气流速度——下洗气 流垂直向下的分速度。 下洗角——下洗气流与来 流之间的角度。
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
2、增大展弦比
降低诱导阻力的方法
3、地效飞行器
地面效应 ：它是一种使 飞行器 诱导阻力 减小， 同时能获得比空中飞行 更高升阻比的流体力学 效应：当运动的飞行器 掉到距地面（或水面） 很近时，整个飞行器 升 力会陡然增加，诱导阻 力降低的现象。
（1）压差阻力
?在翼型前后由于压强 差所产生的阻力叫压 差阻力。减小压差阻 力的办法是应尽量减 小飞机的最大迎风面 积，并对飞机各部件 进行整流，做成流线 型。
（1）压差阻力
压差阻力是由于流动空气中的物体 的前后的压力差，导致气流附面层分离 ，从而产生的阻力。
（2）摩擦阻力
?飞机与空气因粘性摩 擦而产生的阻力叫摩 擦阻力。减小摩擦阻 力的办法是应尽量减 少飞机与空气的接触 面积，提高飞机表面 的光滑度。
降低激波阻力的方法
后掠翼 三角翼
前掠翼 变后掠翼
等离子体减阻
等离子体减阻
?基本原理：利用等离子体与飞行器绕流的 相互作用，使飞行器周围的流场结构（波 系结构和边界层结构状态）发生变化，致 使飞行器的气动特性和物理特性发生改变 ，从而提高飞行器的气动性能。在超声速 情况下利用人工生成等离子体与激波相互 干扰的流体动力效应，减弱飞行器激波系 ，从而减少激波阻力。
仿生柔壁法减阻
?一般认为, 柔顺壁的作用 使得粘性底层变厚, 边界 层上流速梯度减小, 从而 减小了边界面上的剪力, 也减小了由于剪力做功 而发散的能量, 实现了减 阻。
壁面震动减阻
?该方法是最近才出现的一 种减阻方法。这种方法的 基本思想是壁面的振动可 以减小湍流和表面摩擦力 。实验结果表明, 靠近振 动壁面处湍流边界层的平 均速度梯度减小, 湍流强 度减弱, 从而验证了壁面 振动可以减小湍流边界层 的表面摩擦阻力。
超疏水表面减阻
?实验表明：流体的压降与气液接触面上的滑移速度有着 直接的联系，并且气液接触面的存在减小了液体和固体 的有效接触面积，也就是在流固界面上存在滑移边界条 件，这种滑移边界条件在层流条件下能够造成明显的减 阻效果。
微气泡减阻
诱导阻力是升力的产物。
（3）诱导阻力
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
（3）诱导阻力
1、翼尖涡流
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。
2、下洗
（3）诱导阻力
V
?V ?