双体飞机的空气动力学原理与构思过程
飞机空气动力学原理
飞机空气动力学原理飞机空气动力学原理是指飞机在飞行过程中受到空气力学的影响,从而产生升力和阻力的原理。
空气动力学是航空工程中的重要基础学科,它研究飞机在空气中运动时所受到的各种力和力的作用规律,是飞机设计、飞行控制和飞行性能计算的理论基础。
了解飞机空气动力学原理对于飞机设计、飞行控制和飞行性能的提高具有重要意义。
首先,飞机的升力是通过翼面和机身等部件与空气的相互作用产生的。
当飞机在空气中飞行时,翼面上方的气压比下方小,产生了升力。
这种空气动力学原理被称为卡门涡街原理,是飞机能够在空中飞行的基础。
同时,飞机的阻力也是由空气动力学原理产生的。
飞机在飞行过程中,受到空气的阻力,这种阻力是飞机飞行中需要克服的,也是影响飞机速度和燃油消耗的重要因素。
其次,飞机的机动性能与空气动力学原理密切相关。
在飞机设计中,需要考虑飞机在不同速度和高度下的机动性能,这就需要对飞机的空气动力学原理进行深入研究。
通过对飞机的升力、阻力和稳定性等参数的分析,可以优化飞机的设计,提高飞机的机动性能,使其更加适应不同的飞行环境。
此外,飞机的飞行控制也是基于空气动力学原理进行设计和实现的。
飞机在飞行过程中需要通过操纵飞行控制面来改变飞机的姿态和飞行状态,从而实现飞机的飞行控制。
这就需要深入理解飞机在空气中的运动规律,根据空气动力学原理设计飞机的飞行控制系统,保证飞机的飞行安全和稳定性。
总的来说,飞机空气动力学原理是飞机设计和飞行控制的重要理论基础,对于提高飞机的性能和安全具有重要意义。
通过深入研究和理解飞机在空气中的运动规律,可以不断优化飞机的设计和飞行控制系统,提高飞机的机动性能和飞行安全性。
因此,对于飞机设计师和飞行员来说,深入理解飞机空气动力学原理是至关重要的,也是他们不断提高自身技术水平和飞机性能的关键。
飞机起飞原理与空气动力学
飞机起飞原理与空气动力学飞机的起飞是整个飞行过程的开始,它必须克服地面摩擦力和重力,通过产生足够的升力来使机身离开地面并进入空中。
这个过程涉及到许多复杂的物理原理和空气动力学的知识。
本文将重点介绍飞机起飞的基本原理以及与之相关的空气动力学知识。
首先,我们需要了解一些基本的概念。
升力是支撑飞机上升的力,它由机翼产生。
升力的大小取决于机翼的几何形状、机翼与空气的相对运动速度以及气动力学特性。
重力是向下的力,它由飞机的质量决定。
为了起飞,升力必须大于等于重力。
飞机起飞的过程可以分为三个主要阶段:加速滑行、离地和攀升。
在加速滑行阶段,飞机使用发动机产生推力,推动飞机前进。
同时,机翼产生的升力也逐渐增加。
为了在起飞过程中保持稳定,飞机的重心必须在起飞姿态下的前方。
在这个阶段,飞机必须克服地面摩擦力和空气阻力,使飞机加快速度以达到起飞所需的最小速度。
离地是飞机起飞过程中的关键步骤。
当飞机的速度达到足够的大小时,空气动力学效应开始起作用。
飞机机翼上的升力产生的垂直向上的力超过了重力,使飞机离开地面。
为了实现离地,飞机必须在合适的位置和速度上升。
一旦飞机离开地面,它会进入到攀升阶段。
在这个阶段,飞机继续增加高度并保持前进。
升力继续克服重力,使飞机能够在空中保持平衡和稳定飞行。
那么,飞机起飞的原理是什么呢?根据伯努利定律,当气流经过机翼时,在机翼上方的气流速度较快,而在下方较慢。
这导致了压强的不平衡,从而产生升力。
机翼的形状和横截面也起到重要作用。
机翼通常呈上下凸起的形状,称为翼型。
翼型的特殊曲率可以帮助加速上方气流的流速,从而增加升力。
此外,机翼后缘的襟翼和副翼等辅助装置也可以调整升力分布,增加起飞性能。
此外,推力也对飞机起飞至关重要。
推力是由发动机产生的向前推动的力,它必须大于飞机的重力和空气阻力,才能确保飞机的加速和离地。
发动机的推力取决于喷气速度和喷气量。
喷气速度取决于发动机喷气口的尺寸和燃烧效率。
喷气量则取决于燃料燃烧速率和发动机的设计。
空气动力学工作原理
空气动力学工作原理空气动力学是研究飞行器在空气中运动的科学,主要涉及气流力学、机翼气动力学、飞行器升力和阻力等问题。
了解和应用空气动力学原理对于飞行器的设计、控制和性能优化至关重要。
本文将详细介绍空气动力学的工作原理。
一、气流力学气流力学是空气动力学的基础,研究空气在运动中的物理特性。
空气由于受到各种力的作用,会形成各种气流现象,如湍流、层流、颠簸等。
气流力学研究了空气的流体力学性质,包括速度、密度、黏性等,这些因素直接影响飞行器在空气中的运动。
二、机翼气动力学机翼气动力学是空气动力学中的重要分支,研究了机翼在飞行过程中所受到的气动力。
机翼的形状、面积和角度等因素会影响气流对机翼的影响,进而影响到飞行器的升力和阻力。
为了减小阻力、增加升力,机翼的设计需要考虑气动力学原理,采用合理的机翼翼型和控制面。
三、升力和阻力升力和阻力是飞行器在运动中的两个关键力。
升力使得飞行器能够克服重力,并产生向上的浮力。
阻力是飞行器在空气中运动时受到的阻碍力,直接影响飞行器的速度和能耗。
通过调整机翼的形状和角度,可以改变升力和阻力的大小,实现飞行器的稳定飞行。
四、空气动力学模拟空气动力学模拟是利用计算机技术对飞行器在空气中的运动进行数值模拟和分析的方法。
通过建立数学模型和计算流体力学方法,可以预测飞行器的气动性能和飞行状态。
空气动力学模拟可以为飞行器设计提供理论支持和优化指导,可以节省实际试验的成本和时间。
五、应用领域空气动力学工作原理被广泛应用于航空航天领域。
航空器设计师通过研究空气动力学原理,设计出具有优异性能的飞机和导弹。
同时,空气动力学原理也被应用于空气动力学模拟、气象学、建筑设计等领域,为人们提供更加安全、高效的工程设计和科学研究方法。
结语空气动力学的工作原理是研究飞行器在空气中运动的基础知识,涉及气流力学、机翼气动力学、升力和阻力等方面。
了解和应用空气动力学原理可以优化飞行器设计、提高飞行性能,同时也可以为其他工程领域提供重要的理论支持和指导。
空气动力学与飞行原理
空气动力学与飞行原理飞行是人类向往已久的梦想,而空气动力学就是飞行的基石。
它是研究空气对物体运动和力学性质的学科,它让飞机得以在空中翱翔,是现代航空工程的重要理论基础。
空气动力学主要研究空气流动以及空气对物体的作用力。
根据牛顿第二定律,物体所受力等于物体质量乘以加速度,所以在飞行中,需要考虑的第一个因素就是空气对飞机的作用力。
飞机在飞行时受到的主要力有重力、升力、阻力和推力。
首先,重力是指地球对物体的吸引力。
它是物体垂直向下的力,是使飞机下降的力。
在飞行中,飞机需要克服重力的作用,才能保持在空中飞行。
而升力则是使飞机保持在空中的力。
升力产生的原因是飞机在运动时空气产生一个向上的反作用力。
根据伯努利定律,当气流通过飞机的翼面时,流速增加,压力下降,形成一个向上的压力差,从而产生升力。
为了增加升力,翼面通常具有弯曲的形状,称为翼型。
翼型的选择和设计对于飞机的性能有着至关重要的影响。
然而,飞机在飞行中还会受到阻力的作用。
阻力是指空气对飞机运动的阻碍力,它使得飞机需要消耗更多的能量来保持飞行速度。
阻力有两个主要的分量,一个是摩擦阻力,即飞机表面与空气之间的阻力;另一个是压力阻力,即飞机运动过程中的压力差引起的阻力。
为了减小阻力,飞机的外形通常设计为流线型,以使空气尽量顺利地流过飞机的表面。
在飞行过程中,推力是让飞机向前移动的力。
飞机需要通过推力来克服阻力,以保持飞行速度。
推力的来源通常由喷气发动机、涡轮风扇发动机或者螺旋桨引擎提供。
除了这些基本的力量,空气动力学还研究了气动力学现象,比如气流分离、失速、升力和阻力对速度、密度、粘度的依赖关系等。
这些研究为飞机的设计和性能提供了理论依据。
空气动力学的研究成果不仅仅运用在飞机上,还应用在车辆、建筑、桥梁等领域。
例如,对于一座高大的建筑物,空气动力学研究可以帮助设计师了解建筑物在强风条件下的受力情况,从而选择合适的设计方案。
总的来说,空气动力学是研究空气对物体运动和力学性质的学科,是现代航空工程的基础。
双引擎飞机科学小制作原理
双引擎飞机科学小制作原理大家好,今天咱们来聊一聊双引擎飞机的小制作原理。
别看它名字一听就很高大上,其实搞明白了之后,你会发现它比你想象的还要简单又有趣。
不得不说,飞机啊,它能飞起来,不就是靠着两个关键的东西——动力和空气的作用嘛。
你想啊,这双引擎飞机,就像是一个特别能干的“大块头”,不光外形霸气,功能也特别强大。
这两个引擎可以让飞机在天空中更加稳定,飞得更远,也不容易受天气影响。
你看,双引擎飞机是怎么回事呢?简单说,它就是有两个引擎在支撑着飞机的飞行。
大多数飞机只用一个引擎,而双引擎飞机则有两个引擎,它们相互配合,互不干扰。
就像是你开车时,发动机虽然只有一个,但如果有两个呢?那不就能让车跑得更快,也不容易熄火吗?双引擎飞机的好处也是一样的。
每个引擎都能提供足够的动力让飞机飞起来,而如果其中一个引擎出了问题,另外一个引擎还能继续工作,保证飞机能安全飞行。
所以说,这就是为什么双引擎飞机安全性更高的原因。
要知道,飞机飞起来不是说开就能开的,首先得有足够的动力。
这个动力其实就是靠飞机的引擎提供的。
这些引擎可不是你随便从市场上买来装上去的,它们可有着自己独特的工作原理。
你看,每个引擎都是通过燃烧油料来产生推力的,燃烧产生的气体会高速喷射出去,推动飞机向前。
要是你问,为什么飞机能飞得这么高这么远,其实不单是因为它的引擎强大,更重要的是飞机的空气动力学设计。
飞机的机翼设计成了一个特殊的形状,飞机前进时,空气在机翼上方流动得比下面快,压力差就会让飞机升空。
所以说,飞行不是一件单纯的事情,它背后可是有很多细节的。
双引擎飞机的设计有点像咱们骑自行车一样。
大家骑自行车时,一只脚蹬就能走,脚不累不行,但如果两只脚轮流蹬呢?那是不是省力又不容易累?同样的道理,双引擎飞机也是这样,两个引擎轮流工作,不但能让飞机飞得更稳,关键是一个出了问题,另一个还能顶上,不至于发生意外。
这个原理其实很简单,只要你能理解,飞行这件事就好像骑车一样,也没那么复杂。
物理学解析飞行器原理与空气动力学
物理学解析飞行器原理与空气动力学飞行器是一种能够在大气中飞行的机械装置,它的运行原理涉及到物理学和空气动力学的知识。
本文将解析飞行器的原理以及与之相关的空气动力学。
一、飞行器的原理飞行器的原理主要涉及到两个方面,即升力和推力。
1. 升力升力是飞行器能够在空中飞行的关键。
根据伯努利定律,当流体速度增加时,压力就会降低。
飞行器的机翼上方的气流速度要比下方的气流速度快,因此上方的气压就会降低,形成一个向上的力,即升力。
升力的大小取决于机翼的形状、面积以及气流的速度。
2. 推力推力是飞行器向前运动的力。
推力可以通过喷气发动机、螺旋桨或者其他推进装置产生。
喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后将气体喷出,产生一个向后的推力。
螺旋桨则通过旋转产生气流,从而产生推力。
二、空气动力学空气动力学是研究物体在空气中运动的学科。
在飞行器的设计和运行过程中,空气动力学起着重要的作用。
1. 空气动力学的基本原理空气动力学的基本原理包括气流、阻力和升力。
(1)气流:飞行器在空中运动时,会与空气发生相互作用。
空气会对飞行器产生阻力和升力。
(2)阻力:阻力是空气对飞行器运动的阻碍力。
阻力的大小取决于飞行器的形状、速度以及空气的密度。
(3)升力:升力是飞行器在空中飞行时产生的向上的力。
升力的大小取决于飞行器的机翼形状、面积以及气流的速度。
2. 空气动力学的应用空气动力学的理论和方法在飞行器的设计和改进中起着重要的作用。
(1)飞行器的设计:空气动力学的理论可以指导飞行器的机翼、机身等部件的设计。
通过优化飞行器的形状和结构,可以减小阻力,提高飞行器的性能。
(2)飞行器的控制:空气动力学的理论可以指导飞行器的操纵和控制。
通过调整飞行器的机翼和尾翼的角度,可以改变飞行器的升力和阻力,从而实现飞行器的姿态控制和稳定飞行。
(3)飞行器的性能评估:空气动力学的理论可以用于评估飞行器的性能。
通过计算飞行器的升力、阻力和推力等参数,可以评估飞行器的飞行性能和燃料消耗等指标。
飞机空气动力学原理
飞机空气动力学原理
飞机空气动力学原理是研究飞机在空中飞行时受到的空气力学力的学科。
飞机在飞行过程中,必须克服引起阻力的空气阻力,同时利用空气动力学力来产生升力和推进力。
首先,了解空气动力学原理的基础是空气的流体特性。
空气是一种气体,在空间中可以自由流动。
当飞机运动时,空气会被迫与其接触,并对其产生作用力。
这些作用力可以分为阻力、升力和推力。
阻力是飞机在空气中运动时受到的阻碍力量。
主要有两种形式,即废气阻力和气动阻力。
废气阻力是由于飞机的发动机排放废气产生的。
气动阻力是由于空气与飞机表面摩擦产生的。
为了减小阻力,飞机的外形设计通常会采用流线型,以减少气流的阻碍。
升力是使飞机脱离地面、保持在空中飞行的力量。
它是通过飞机机翼上的气动力学原理产生的。
机翼的设计使得上表面的气压比下表面低,从而产生一个向上的升力。
此外,机翼上的襟翼也能够改变机翼形状,进一步调节升力的大小。
推力是飞机在空中前进的力量。
通常是由发动机产生的,通过喷射燃烧产物来产生反作用力推动飞机。
推力的大小取决于发动机的性能以及喷气速度。
除了上述三种主要的空气动力学力以外,还有其他一些影响飞机飞行的因素。
例如重力会使飞机朝下落,需要通过升力来抵
消。
风也会对飞机产生侧向的力量,需要通过控制飞机的舵面来调整方向。
总的来说,飞机空气动力学原理是飞机在空中飞行时受到的各种空气力学力的研究。
了解这些原理可以帮助我们更好地设计和改进飞机,提高飞行性能和安全性。
空气动力学飞机如何在天空翱翔
空气动力学飞机如何在天空翱翔飞行一直以来都是人类梦寐以求的能力。
而如何让飞行器在天空中翱翔,空气动力学则扮演着重要的角色。
本文将探讨空气动力学飞机如何在天空翱翔的原理和技术。
一、空气动力学简介空气动力学是研究物体在气体中的运动以及相互作用的学科。
在飞行领域,空气动力学主要研究空气对飞机的作用力以及飞机如何利用这些力进行飞行运动。
空气动力学原理的应用使得人类能够掌握飞行的科学技术。
二、气动力学基本原理1. 升力和重力升力是飞机在飞行时所产生的垂直向上的力量,使得飞机能够克服重力并在空中飞行。
升力的产生是由于空气流经翼面,形成上下不等压力,使得飞机产生向上的升力。
2. 阻力和推力阻力是飞机在飞行中所面对的阻碍力量,其大小与飞机的速度、空气密度以及飞行姿态等因素有关。
而推力则是飞机前进的力量,在飞行中需要推力的支持才能保持稳定的速度。
三、翼型设计与空气动力学翼型是飞机空气动力学设计中至关重要的因素之一。
翼型的设计将直接影响到飞机在空中的飞行性能和操纵能力。
1. 翼型的气动载荷翼型在飞行中承受着来自空气的气动载荷,包括升力、阻力和扰动力等。
合理设计翼型的气动载荷分布可以使得飞机在不同飞行状态下具备稳定和高效的性能。
2. 翼型的升力产生翼型的升力产生主要由翼面上下的气压差异所造成。
在翼面上方的气压较低,而在翼面下方的气压较高,形成气流,使得飞机产生向上的升力。
四、飞行控制系统飞行控制系统是空气动力学飞机中不可或缺的一部分。
它通过控制器操纵舵面,改变飞机的姿态和航向,使得飞机能够在空中保持平稳的飞行状态。
1. 操纵面和操作方式飞行控制系统中的操纵面包括副翼、升降舵和方向舵等。
它们通过操作杆和脚蹬等操作方式进行控制。
操纵面的运动将改变飞机在空中的姿态和运动状态。
2. 飞行自动控制系统飞行自动控制系统是一种能够自动控制飞机飞行的技术。
通过传感器和计算机等设备,飞行自动控制系统可以根据飞机的姿态和飞行状态进行自动调整和控制,提高飞行的安全性和操纵性。
空气动力学飞行器设计与空气流动
空气动力学飞行器设计与空气流动在现代航空领域中,空气动力学飞行器的设计和空气流动是至关重要的。
空气动力学是研究空气流动对物体的影响和物体如何与空气相互作用的科学。
本文将探讨空气动力学飞行器设计的原理和空气流动对其性能的影响。
一、空气动力学飞行器设计原理空气动力学飞行器的设计原理是基于空气动力学理论的应用。
空气动力学理论主要研究空气流动在物体上产生的压力、升力、阻力和推力等现象。
这些现象对于飞行器的设计和性能有着重要的影响。
在飞行器设计中,一项重要的原则是要减小阻力,以提高飞行速度和燃油效率。
为了减小阻力,飞行器的外形应该尽可能的流线型,以降低空气的阻力。
此外,飞行器的翼型也是设计中的关键因素之一。
翼型的选择直接影响着飞行器的升力和阻力。
通常,选择适当的翼型可以在提供足够升力的同时,减小阻力。
同时,飞行器的重心位置和机翼的位置也是设计中需要考虑的。
重心位置的合理选择可以使飞行器保持平衡,而机翼的合适位置可以提供更好的升力和稳定性。
二、空气流动对飞行器性能的影响空气流动对飞行器的性能影响非常显著。
当飞行器在空气中运动时,空气流动会导致飞行器受到的压力分布不均匀,从而产生升力和阻力。
升力是空气动力学飞行器上升的力量,对于飞行器的起飞、飞行和降落都至关重要。
空气流经飞行器的机翼时会被加速,在机翼上表面形成一个较低的压力区域,而在机翼下表面形成一个较高的压力区域。
这种压力差会产生升力,使飞行器得以维持在空中。
另一方面,阻力是空气动力学飞行器运动过程中需要克服的力量。
阻力会导致飞行器前进时消耗更多的燃料,限制其速度和航程。
空气流动会在飞行器表面摩擦产生摩擦阻力,并且由于空气的压力不均匀性还会产生压力阻力。
为了减小阻力,飞行器的外形应该符合流线型,并且要注意减小表面的摩擦和压力差。
此外,空气流动还会影响飞行器的稳定性和操纵性。
在飞行中,空气动力学效应会对飞行器的操纵和控制提出要求。
飞行器的翼型、机翼位置和舵面的设计都会影响到飞行器的稳定性和操纵性。
飞行器设计中的气动力学原理
飞行器设计中的气动力学原理近年来,随着经济的迅猛发展和交通的日益普及,民航业务已成为国家经济的一个重要组成部分。
而作为机体研制的核心,飞行器的气动力学设计显得尤为关键。
本文将从理论到实践,全面阐述飞行器设计中的气动力学原理。
气动力学基础气动力学是关于空气动力学的研究,也就是关于气体流动的力学研究。
在飞行器的设计和制造中,气体流动对机体的运动、控制、姿态、稳定性等方面产生着重要的影响。
因此,对气动力学基础的研究具有重要意义。
气动力学基础分为两大部分:无粘流动和粘性流动。
无粘流动主要研究的是流体的流速、流量、压强等物理量;粘性流动则着重研究了分子间作用力的影响,如阻力、粘滞力等。
无粘流动一般采用欧拉方程和质量守恒方程进行分析,其中欧拉方程描述了气体力学中的动量守恒定律,质量守恒方程则描述了气体流动中的物质守恒定律。
同时,无粘流动也可以采用势流理论,即把气流看成许多互不干扰的平面和直线,可以较好地解释流体现象。
粘性流动相比无粘流动要复杂得多。
在粘性流动中,分子间作用力的影响不可忽略,因此需要采用黏性流体动力学方程。
同时,粘性流动中要考虑的参数比较多,如雷诺数、底阻力系数等。
这就要求对流场进行更加精确的数值模拟。
气动力学在飞行器在设计中的应用飞行器在设计中的气动力学问题主要分为两个方面:一是在飞行过程中,施力周遭空气,所产生的气动阻力、升力、侧力和滚转力等;二是在设计阶段对其进行受力分析、热-结构互作用分析和动强度分析等。
首先,气动力学在对飞行器的设计起着至关重要的作用。
飞机的升力主要来源于翼型产生的升力和机体斜面的带设斜压,而翼型产生的升力则来自于绕翼流动和翼面压力等。
通过气动力学的分析,可以设计出适合不同任务的翼型和机爬上的姿态,以及控制设备的放置方式等。
此外,飞机在飞行过程中会产生大量的气动力,如气动阻力、升力、初始身跨力和前后向稳定力等。
因此,对于飞行器的气动力研究,在纵向和横向飞行控制中起着重要作用。
空气动力学原理及其在飞行器设计中的应用
空气动力学原理及其在飞行器设计中的应用1.引言飞行器的设计与性能优化离不开对空气动力学原理的深入理解和应用。
本文将介绍空气动力学的基本原理,并探讨其在飞行器设计过程中的应用。
2.空气动力学基本原理2.1 气流流动空气动力学的基础是研究气流在飞行器表面的流动。
气流可以分为层流和湍流,层流为流体沿着平行且相互不干扰的路径运动,湍流则是气流呈现不规则的涡旋结构。
在飞行器设计中,通常需要考虑气流的湍流特性,因为湍流会对飞行器的稳定性和飞行性能产生影响。
2.2 升力和阻力升力是指垂直于气流方向的力,用来支撑和提升飞行器。
根据伯努利定律,当气流通过飞行器的上表面时速度更快,压力更低,而通过下表面时速度更慢,压力更高,从而产生垂直于气流方向的升力。
阻力是指与气流方向相反的力,阻碍飞行器运动。
在飞行器设计中,需要在保证足够升力的同时尽量减小阻力,以提高飞行性能。
2.3 机翼和襟翼机翼是飞行器产生升力的关键部件。
机翼的形状和结构会影响气流的流动和升力的产生。
翼型的选择和机翼的横截面形状要考虑气流的流动特性和期望的升力分布。
襟翼是机翼上可以调节的部件,用于调整升力和阻力的分布,以满足不同飞行状态下的需求。
3.飞行器设计中的应用3.1 飞行器气动外形设计在飞行器设计中,气动外形的设计是一个重要的环节。
合理的气动外形可以减小阻力、提高升力效率,并保证飞行器具备稳定的飞行特性。
通过运用空气动力学原理,设计师们可以优化飞行器的外形,使其在不同飞行状态下都能保持稳定和高效的性能。
3.2 风洞试验风洞试验是飞行器设计和性能测试的重要手段。
通过在风洞中模拟真实飞行条件下的气流流动,可以提前评估飞行器的气动特性,包括升力、阻力、稳定性等。
通过风洞试验结果的反馈,设计师可以调整飞行器的设计参数,以获得更好的飞行性能。
3.3 数值模拟和计算流体力学方法随着计算机技术的发展,数值模拟和计算流体力学方法成为飞行器设计中不可或缺的工具。
通过建立数学模型和运用数值方法,可以模拟飞行器在气流中的运动和相互作用。
空气动力学飞机在空中飞行的原理与分类
空气动力学飞机在空中飞行的原理与分类空气动力学飞机是目前最常见的航空器,它是通过利用空气动力学原理在大气中实现飞行的。
本文将介绍空气动力学飞机在空中飞行的原理以及常见的分类。
一、空气动力学飞机的原理1. 升力与重力平衡原理空气动力学飞机能够在空中飞行的关键在于升力与重力的平衡。
升力是飞机在飞行过程中产生的垂直向上的力,它是由飞机的机翼通过气动力学原理产生的。
重力是由地球对飞机的吸引力产生的垂直向下的力。
飞机需要通过调节升力和重力的平衡来保持稳定的飞行。
2. 推力与阻力平衡原理推力是飞机的发动机产生的向前的力,它推动着飞机在空中前进。
阻力是由空气对飞机运动的阻碍力,包括飞机外形的阻力、空气黏性产生的阻力以及升力产生的阻力。
飞机需要调节推力和阻力的平衡来保持适当的速度和飞行方向。
3. 控制与稳定原理飞机的控制与稳定是空中飞行的另一个重要因素。
飞机通过控制机翼、尾翼、副翼、方向舵等控制面来控制飞行姿态和方向。
稳定性是指飞机在飞行过程中保持稳定状态的能力,它与飞机的气动特性密切相关。
飞行员通过控制飞机的操纵杆和脚踏板来实现对飞机的控制与稳定。
二、空气动力学飞机的分类1. 固定翼飞机固定翼飞机是最常见的空气动力学飞机,它通过机翼产生升力来实现飞行。
固定翼飞机包括民用客机、货机、军用飞机、喷气式飞机、涡桨飞机等。
固定翼飞机具备较高的速度、较大的载重能力和较长的续航能力,其设计和制造具有较为成熟的经验和技术。
2. 直升机直升机是一种能够垂直起降并在空中悬停的飞行器。
它通过旋转桨叶产生升力,实现飞行和悬停。
直升机具备垂直起降的能力和悬停能力,适用于狭小的起降场地和特殊任务,如救援、运输、巡逻和医疗等。
3. 无人机无人机是一种没有驾驶员的遥控飞行器。
它由电池供电,通过遥控器或自主飞行系统进行控制和导航。
无人机的应用领域广泛,包括军事侦查、航拍摄影、物流配送、农业植保、科学研究等。
无人机的设计和制造也在不断发展和改进。
飞机的气动力学设计原理
飞机的气动力学设计原理飞机是人类创造的最优秀的交通工具之一,它以高效快速的方式将人们从一个地方带到另一个地方。
然而,设计飞机比制作其他任何交通工具要困难得多。
飞机设计需要考虑气动力学,即机翼,机身和机尾的设计和功能,以确保在不同的天气条件下飞行和安全降落。
在这篇文章中,我们将深入探讨飞机的气动力学设计原理。
机翼的设计机翼是飞机的重要组成部分,它的设计是建立在一系列复杂的计算和模拟上的。
机翼的几何形状、气动特性、空气动力学性能、结构强度和材料性质等都是考虑时需要考虑的因素。
机翼在空气中产生升力,这是让飞机在空中飞行的关键因素。
因此,在机翼的设计中,还需要考虑到机翼的气动稳定性和操纵性。
机翼的气动稳定性是指机翼在受到空气流动干扰时的稳定性和抗干扰能力。
任何时候,机翼表面和周围空气之间都存在着不断变化的气流。
因此,机翼的设计需要考虑到这些干扰,以确保飞机能够顺利飞行。
操纵性则是指在不同的飞行状态下机翼的控制能力。
例如,当需要绕过一堵山或悬崖时,需要机翼能够快速响应飞行员的指令,迅速转向。
机翼的设计还需要考虑到气动特性。
机翼的几何形状会对机翼产生的升力和阻力产生影响。
因此,在设计机翼时,需要考虑翼型的选择、展弦比、后缘角度和机翼前后缘处的弯曲度等因素。
同时,机翼的形状和厚度也会影响气流在机翼上和下流中的运动以及各处的压力和速度分布。
机翼的确切形状可以通过数值模拟和试验得出。
机翼的结构与强度机翼是飞机的承重部分,需要根据飞机的使用需求确定机翼的结构和强度。
机翼的结构通常由一系列助支撑结构组成,例如肋骨、桁条、外壳和表面板等。
机翼的主桁架由澳门网上彩导航条和工作线支撑,以胶水或螺栓固定,以确保机翼稳定、强度和刚性。
有几种方法可以确定机翼的结构和强度。
通过计算机模拟,设计师可以确定机翼在不同条件下的应力和变形情况。
这些计算和模拟可以通过CAD软件、FEA软件和CFD软件等工具进行。
设计师还可以通过制作模型并进行风洞试验来检查机翼的气动特性。
飞机空气动力学建模与分析技术
飞机空气动力学建模与分析技术一、引言随着航空业的飞速发展,飞机设计与研究方面的技术也在不断推陈出新。
其中一个核心技术便是飞机空气动力学建模与分析技术。
通过模拟飞机在飞行过程中的受力情况,研究其飞行特性,并优化气动设计,以提高飞机性能和安全。
二、飞机空气动力学原理飞机空气动力学是指飞机在空气中运动过程中所受的气动力学规律,包括气动特性、飞行稳定性、飞行控制以及飞行噪声等方面。
在飞机设计中,需要了解飞机和空气之间的相互作用,进行空气动力学的建模与分析。
在飞行中,空气对飞机产生的作用力主要有升力、阻力、侧向力和动力。
其中,升力是垂直于机翼平面的力,可使飞机上升;阻力是与飞行方向相反的阻力,会产生速度降低的效果;侧向力是垂直于飞行方向的力,可使飞机向左或向右偏移;动力则产生推进力,推动飞机前进。
三、飞机空气动力学建模飞机空气动力学建模是指将飞机的气动特性转化为数学模型,并将模型描绘在计算机上的过程。
它是飞机设计过程中的基础,为飞机气动设计提供了理论基础。
空气动力学建模分为实物建模和数学建模。
实物建模即基于物理实体的建模,如制作物理模型或通过实验测量获取数据。
数学建模则是通过数学分析来建立模型,并将它们转化为计算机模型。
模型的复杂度与建模的准确性成反比,通常情况下,模型将精度与速度进行平衡。
常见的数学建模方法包括面元法、有限元法、有限体积法和边界元法等。
四、飞机空气动力学分析飞机空气动力学分析是指基于数学模型和实验数据,评估飞机气动性能的过程。
对飞机气动性能的评估可以帮助设计师进行预测和优化,在飞机设计、改进和性能提升过程中有着重要的作用。
分析方法包括数学分析方法和实验分析方法。
数学分析方法主要是基于空气动力学原理和模型进行计算,包括计算流体力学(CFD)、飞行力学模拟以及基于震动和噪声的分析等。
实验分析方法则包括风洞试验、飞行试验以及测量和分析飞行数据等。
五、应用范围和前景飞机空气动力学建模与分析技术广泛应用于飞机气动设计、飞机性能评估、飞机气动特性研究、飞行控制系统设计以及机载雷达和其他传感器技术的模拟等方面。
空气动力学与飞行原理:空气流动与机翼升力的产生
空气动力学是研究空气流动与物体运动之间相互作用的科学。
在探索空气动力学的过程中,飞行原理是其中最重要的一部分。
飞行原理主要研究空气流动与机翼升力的产生。
空气流动是飞行原理的基础。
当物体在气流中运动时,空气分子与物体表面发生接触并产生作用力。
这些作用力被分为压力力和摩擦力两种类型。
压力力是由于空气(液体)垂直于物体表面的作用力。
摩擦力是由于空气(液体)平行于物体表面的作用力。
这两种力的大小和方向都会对物体的运动产生影响。
在飞行过程中,机翼是最重要的部件之一。
机翼通常呈对称状,具有高度的曲率和薄型结构。
当空气流过机翼时,空气受到机翼表面的弯曲影响,产生一定的压力差。
根据伯努利定理,流体(空气)在速度增加时,其压力会降低。
由于机翼表面的曲率,上表面的空气速度较快,导致压力降低,反之下表面的空气速度较慢,导致压力增大。
这种压力差导致空气流向压力较低的区域,即在机翼上表面流动的空气会向下流动,而在机翼下表面流动的空气会向上流动。
这种上、下两侧流动的空气产生了一个向上的气流,即升力。
机翼表面形状的曲率和机翼的角度(攻角)对升力的大小和方向有很大影响。
除了压力差的作用外,机翼上的升力还受到摩擦力的影响。
当空气流过机翼表面时,由于粘性力的作用,空气会与机翼表面发生摩擦。
这种摩擦力虽然较小,但对升力的贡献不可忽视。
总结一下,飞行原理中的空气流动和机翼升力产生的过程可以简要概括为:空气流过机翼时,由于机翼表面的曲率和攻角的作用,形成了上、下两侧的空气流动,产生了一个向上的气流,即升力。
同时,空气与机翼表面发生摩擦,使得升力进一步增加。
对于飞行器的设计和操作来说,了解空气动力学和飞行原理是非常重要的。
这些知识能够帮助工程师们设计出更高效、更稳定的飞行器,同时也能够帮助飞行员在飞行过程中做出正确的操作。
通过深入研究空气流动与机翼升力的产生,我们能够更好地理解飞行原理,推动飞行技术的发展,使人类在空中舞动的梦想成为现实。
飞行器设计中的空气动力学原理
飞行器设计中的空气动力学原理随着科技的不断进步和人类对未知世界的探索,飞行器在人类历史上发挥着越来越重要的作用。
从风筝、热气球到飞机、航天器,人类对于飞行器的掌控和运用范围不断拓展。
而作为飞行器设计中最基本、最核心的领域,空气动力学理论是不可避免的。
一、什么是空气动力学?简单的说,空气动力学就是研究物体在气体中运动时的相互作用行为的学科。
主要包括两个方面:第一是空气对于固体物体的作用,即飞行器受到的前进阻力、升力、侧向力和阻力等力的影响;第二是固体物体对空气的影响,即飞行器的气动性能。
二、飞行器的主要气动效应在设计飞行器时,我们需要了解飞行器所受到的主要气动效应,以便更好地优化飞行器的设计和性能。
1. 阻力阻力是指飞行器在运动过程中,受到空气阻碍所表现出的物理现象。
阻力越大,飞行器的运动速度就越慢。
涡流、摩擦效应以及空气在机体表面与风流之间的分离都会引起阻力。
为了降低阻力来提高飞行器速度,一般采用各种流线型设计,例如小车头、燕尾形及其他科技减阻技术。
2. 升力升力是飞行器在空气中飞行时向上的力量。
它是由飞行器在运动中压力差引起的,也是任何飞行器的基本气动特性之一。
通过改变机翼形状、机翼横截面和角度,以及飞行速度和气流的流动状态来控制升力。
这也是飞行器起飞、稳定飞行和着陆的关键因素之一。
3. 侧向力侧向力是指垂直于飞行器运动方向的力。
它通常用来控制飞行器的偏转和水平运动。
不同形状的舵面、操纵杆和其他控制设备可以产生侧向力,以便进行转弯和调整方向。
4. 扰动扰动是飞行器在航行中可能遇到的各种外部因素,它们可能影响飞行器的稳定性和控制。
例如气脉冲、气流涡旋、气压波动、地面和空气湍流。
在设计飞行器时,需要考虑这些扰动因素,并在飞行器结构中考虑如何减轻、消除和对抗它们。
三、空气动力学原理在现代飞行器设计中的应用现代飞行器设计使用了大量的空气动力学理论和技术,在实践中进行了无数次改进。
航空、航天、导弹制造等领域都有广泛的应用。
航空器与飞行器的空气动力学分析
航空器与飞行器的空气动力学分析航空器与飞行器是空中交通的代表,而在其主导的空域中,复杂的空气动力学现象随处可见。
在设计和优化航空器与飞行器的过程中,了解空气动力学原理和分析方法是至关重要的。
本文将从三个方面介绍航空器与飞行器的空气动力学分析。
一、气动力学原理气动力学原理是了解航空器与飞行器空气动力学现象和分析航空器与飞行器性能的基础。
在气动力学中,流体的状态是由压力、温度和速度描述的,而空气动力学主要涉及的是压力和速度。
对于航空器来说,重要的气动力学现象有升力、阻力和扭矩。
升力是垂直于飞行器运动方向的力,是保持飞行器在空中的关键。
升力产生的原因是飞行器的翼面上部比下部更凸起,使得通过翼面上部的风流速度比下部的更快。
由于空气流速快的地方气压低,因此上部气压小于下部,从而产生升力。
阻力与升力相反,它是运动方向的力。
阻力会减慢飞行器的速度和耗费燃料,因此在设计飞行器时要尽量降低阻力。
扭矩是作用在飞行器上的旋转力,它会使飞行器偏离原本飞行方向。
扭矩的产生可能是因为风压不均匀引起的,也可能是因为舵面刻意造成的。
二、空气动力学分析在对航空器与飞行器进行空气动力学分析时,通常需要进行流场数值模拟和气动力学试验。
流场数值模拟通过计算机模拟数值解来预测气体在流中的运动和气动力学性能,主要有Euler方程、Navier-Stokes方程等。
气动力学试验则是在实验室或飞行试验中对航空器与飞行器进行性能测试,包括静压测试、动压测试、气动力学总试验等。
在进行空气动力学分析时,一般需要考虑以下几个方面:飞行器形状、运动状态、气体物理性质、工作状态等。
通过分析和比较流视察图、数据图等可以得出飞行器的性能特征,以指导航空器的设计、优化和改进。
三、航空器与飞行器的空气动力学应用航空器与飞行器的空气动力学应用非常广泛。
其中最重要的应用领域是航空工业,包括民用飞机、军用飞机、导弹、卫星等。
此外,还涉及到其他领域,如天气预报、城市设计、体育科技、预报气流等。
理解飞行原理:空气动力学实验探究
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目录
01
飞行原理概述
02
实验设备与材料
03
实验过程与方法
04
实验结果与讨论
05
应用与展望
06
安全注意事项
飞行原理概述
01
飞行的基本原理
空气动力学:研究飞行器与空气相互作用的科学
升力:飞行器在空中上升的力,主要由机翼产生
阻力:飞行器在空中受到的阻碍前进的力,主要由机翼和机身产生
应用与展望
05
空气动力学在航空领域的应用
飞机设计:利用空气动力学原理设计出更安全、高效的飞机
飞行控制:通过调整飞机的飞行姿态和速度,实现对飞机的精确控制
空气阻力:研究空气阻力对飞机飞行的影响,提高飞机的飞行效率
飞行安全:利用空气动力学原理分析飞机事故原因,提高飞行安全水平
空气动力学在其他领域的应用
实验目的:验证空气动力学原理
实验方法:使用风洞实验和计算机模拟
实验局限性分析
实验条件:可能受到环境因素的影响,如风速、温度等
实验设备:可能存在误差,如测量仪器的精度、实验材料的质量等
实验方法:可能存在局限性,如实验设计、数据处理等
实验结果:可能受到其他因素的影响,如操作者的技能、实验过程中的偶然事件等
推力:飞行器在空中前进的力,主要由发动机产生
重力:飞行器受到的地球引力,影响飞行器的高度和速度
飞行控制:通过调整飞行器的姿态和速度,实现飞行器的稳定和控制
空气动力学原理简介
飞机的飞行原理:利用伯努利定理和升力、阻力的平衡实现飞行
升力:物体在空气中运动时产生的向上的力
阻力:物体在空气中运动时产生的阻碍前行的力
飞行器中的空气动力学原理
飞行器中的空气动力学原理飞行器的空气动力学原理是实现飞行的关键。
空气动力学是研究空气流动行为对物体的影响的学科,它揭示了飞行器如何受到空气的支持和阻力。
在飞行器中,空气动力学原理包括升力、阻力、推力和重力四个主要方面。
首先,升力是支持飞行器在空中飞行的力量。
升力产生的原理是由于流经飞行器表面的空气流动速度不同,形成上、下表面的气压差,从而使得飞行器受到垂直向上的力量。
这是由于飞行器的机翼形状、攻角和飞行速度决定的。
当飞行器增加攻角(对流体流动体来说,攻角是指对象相对于流速方向的夹角)时,可以增加升力的大小,但在一定攻角范围内,过大的攻角会导致气流分离,升力减小,产生失速现象。
而当流速增加时,也会增加升力的大小,但超过一定速度后由于空气无法及时流经机翼,会导致升力减小。
其次,阻力是飞行器飞行过程中需要克服的阻碍力量。
阻力来源于空气对飞行器的阻碍及摩擦力。
空气动力学中,阻力分为两个主要部分,即压力阻力和摩擦阻力。
压力阻力是由于飞行器的形状引起的,当飞行器移动时,空气对其正、侧面施加压力,从而产生阻力。
而摩擦阻力是由于飞行器表面与空气的摩擦而产生的,它与飞行器表面的粗糙度、空气粘性以及速度等因素相关。
飞行器的设计通常会考虑如何减小阻力,以提高飞行器的性能和效率。
第三,推力是使飞行器向前运动的力量。
推力是由发动机产生的,它使飞行器克服阻力向前运动。
推力原理是通过发动机燃烧燃料产生高温高压气体,然后通过喷射或推进的方式将气体排出,产生反作用力从而推动飞行器。
不同类型的飞行器使用不同的推进方式,如喷气发动机、螺旋桨、火箭等。
推力的大小与喷出气体速度和喷射质量有关,可以通过改变喷射速度和质量来调节飞行器速度。
最后,重力是地球对飞行器施加的向下的力量。
地球的引力使得飞行器在飞行过程中需要克服重力才能保持在空中飞行。
飞行器需要产生足够的升力与重力平衡,以保持平稳飞行。
当升力小于重力时,飞行器下降;当升力大于重力时,飞行器上升。
飞行器设计与空气动力学原理
飞行器设计与空气动力学原理飞行器是指能够在大气层内自由移动,并且通过自身推进装置进行飞行的机器。
飞行器的设计目的是为了能够在大气层内长时间飞行,因此空气动力学原理是飞行器设计中必不可少的一部分。
一、空气动力学原理空气动力学原理是指研究在气流中运动物体所受的各种力、力矩及其产生的运动状态的学科。
其中,气流的速度和方向对运动物体所受的力有很大的影响。
下面介绍几个常见的空气动力学原理。
1. 卡门涡街卡门涡街是指当气流经过一个物体时,气流的速度会增加而气压则会降低,这种现象会产生涡街。
当涡街破碎后,会产生一个交替出现的偏振涡系列,称为卡门涡街。
卡门涡街会对发动机运行、机翼和飞行器的飞行稳定性产生影响。
2. 翼型气动力学翼型气动力学是指研究机翼在不同流速和攻角下所受的升力、阻力、剪力和弯矩的学科。
其中,升力是机翼能够产生的垂直上升力,阻力是机翼在前进时所受的阻力,剪力是机翼横向受力方向,弯矩则是机翼产生的弯曲形变。
3. 气动力失稳气动力失稳是指飞机在高速飞行和复杂的飞行机动状态下,受到外界气流干扰后的条件下,导致飞行器失去稳定性的现象。
飞行器的设计需要考虑到各种可能的气动力失稳情况,以确保飞行器的稳定性和安全性。
二、飞行器设计飞行器的设计需要考虑到机身结构、动力系统、控制系统、电气系统和起落架等各种方面。
1. 机身结构飞行器的机身结构一般采用轻质材料,如铝合金、复合材料等。
机身结构需要具有足够的强度和刚度,能够承受飞行过程中的各种力和振动。
2. 动力系统飞行器的动力系统包括发动机、燃料系统和冷却系统等。
飞行器的发动机需要具有足够的动力输出,同时能够满足环保和经济性的要求。
3. 控制系统飞行器的控制系统包括飞行控制系统和驾驶员控制系统。
飞行控制系统需要能够实现自主飞行和自动驾驶,同时能够根据飞行状态实时调整机翼和尾翼的角度,以保持稳定和平衡。
4. 电气系统飞行器的电气系统包括电源、电动机和电子设备等。
飞行器的电气系统需要具有高可靠性和安全性,同时能够满足各种设备和设施的供电需求。
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双体飞机的空气动力学原理与构思过程 2005-4-30 6:40:20 中华网军事频道一、引子最近我画了几种双体战机,收到了很多负面回帖。
去掉“SB”、“无聊”一类人身攻击不论,大概有两种需要本文做出解释的。
一类是我在炫耀PS手段,于是很多回帖抨击图片质量,还有网友点名要我用PS把一张图片中一个坦克炮塔搞得能够旋转。
另一类是认为我突然误入PS“玩家”的岐途,劝我知迷而返。
要说是“玩”,第一不是现在,而是十年前我在美国读书的时候;第二是当时“玩”得的确认真,竟然跟一位北大物理系毕业的留学生学了半年空气动力学,并且得到了这位老师的高度评价,他甚至认为如果不是我理科底子太差,真应当去学物理。
那么我是怎么开始画飞机的呢?在美国读书的时候,有一段时间我常看“探索频道”系列介绍美国各种飞机的研制,每一种飞机的研制过程,就是美国人把梦想变为现实的过程。
我不是学文科的,对技术方面的东西既不很明白又缺乏兴趣。
我所敢兴趣的,是美国人的脑子是怎么长的,怎么能够想出这么多希奇古怪的东东,我们中国人怎么就想不出来。
在中国总听说是因为技术落后,但“探索频道”这套节目无可争辩地告诉我:“没有做不到的,只有想不到的”,而做的过程就是技术发展的过程。
那么好,我也是中国人,我要是想不到就不要骂别的中国人是笨蛋。
好再我学过画画,不愁想得出来,画不出来。
刚开始画的时候,实在是令人气馁,怎么画也跑不出美国人造出过的飞机,就好象听了命令一样。
于是我来了一个逆向思维:你机身不是瘦长形的吗?那我就来一个横宽,你不是个圆桶,我就来个变片,正好更适合飞行。
这一时期我还常翻阅美国军事刊物,就在我认为也许有门了的时候,在一本杂志上看到了好几种翼身合一的飞机构想图,都比研制中的B2翼身融合度高,多数就是一个巨大的翅膀。
在飞机设计史上,这就是挑战“雪茄烟”式的造型结构。
但这次我没有完全失望,甚至有点得意:啊,我想到的也是他们正在想的,谁都还没有造出来呢。
我画飞机,既不张扬,也不保密。
有一次让前面提到的那位北大同学看到了,他提出了一个我从头就没想也不打算想的问题:飞机飞不起来。
我当时回答他说,我只是在用自己测验中国人的想象力,飞的起来飞不起来是技术人员的事。
我以为这样就算对他解释清楚了,没想到他来了一句,那就没必要了,星球大战那些东西,还有玩具飞机都想绝了,你不考虑能不能飞,就是在做那种事情,而且差得太远了。
这可真把我憋了,也真让我为难了。
幸亏他又补充了一段。
真能不能飞,专家也不能打保票,不然要风洞干什么,但你至少要让懂的人看着能飞。
其实空气动力学原理并不复杂,你又不要求在科学上逼近准确,大概像那么回事就行,应当不是什么多难做到的事情。
我知道自己的理科底子太差,没想到这位“爷”竟然拍胸脯包我听得懂。
好,引子说完了,下面我就把他讲的“科普级”空气动力学加上我的“科普级”理解讲给大家,讲完之后自然回引出双体机的空气动力学原理和特点。
二、概论也许你会觉得我太过正经,但是既然是原理,概论就是难免的一环。
简单来说,空气动力学就是研究和解决“飞”的问题的学科。
所谓飞基本上可以理解为固体在气体中的停留和运动。
我们知道地球上的物质因密度和质量分为固体、液体、气体三种形态,密度和质量越大重量(即受到地心引力)也就大,固体比液体、气体的密度和质量都大,因此离地心最近,“换算”成我们习惯的语言,就是在最“下面”。
不用说,液体在固体“上面”,气体又在液体“上面”。
而固体、液体、气体“内部”也按照这个原理排序,密度和质量大的在“下面”,小的在上面(地效飞行器就是利用最下层即地表的高密度空气)。
因此,从物理学的角度看,地球就是一个以地核为中心的密度/质量降序过程,离地核越远的密度/质量越小,所谓固体、液体和气体只是想象而非本质。
有了这样一个基本原理,“飞”和“飘”就可以解释为密度和质量相对大的固体与密度和质量相对小的气体的“降序”关系发生的颠倒,比如说:“飞”来一块石头,“飞”来一颗炮弹,等等,就都是固体跑到了气体“上面”,把我们前面说的“地核降序关系”变成的“升序关系”。
由于固体特有的可塑性,人类可以根据不同的“飞”的需要把不同的固体材料加工成不同的形状。
材料和形状的选择通常是出于两种“飞”的需求,一种是速度需求,另一种是滞空时间需求。
高速度需要材料的密度/质量尽可能地大(因为固体的密度/质量越大,空气的密度/质量就相对越小)和细长的形状(对空气的压力大,压强小),需要高速度的子弹特别是贫铀穿甲弹就根据这两项原理选择材料和形状的。
滞空时间对材料和形状的要求正好相反,材料的密度/质量越小,越接近空气的密度质量越好(就是轻),形状要扁宽(对空气压强大,压力小)。
所有翅膀都是按照这两项原理选择材料和形状的,不论是鸟的翅膀(羽毛属于极轻的材料)还是飞机的翅膀,而最能体现追求滞空时间的鸟和飞机的是鹰和滑翔机。
动力飞机是既追求速度,又追求滞空时间的“固体”,因此形成了“雪茄烟”加翅膀的矛盾统一体,既包含了了一个细长的机身,也包含了一个扁宽的翅膀。
当然这只是一个一般值或者平均值,因为动力飞机中也强调速度和强调滞空时间之分,所以就出现了不同长(机身)宽(机翼)比的飞机。
但是,仅仅满足了这两个条件,只能是外行认为能飞,到了内行眼力就不能飞了。
要让内行觉得能飞,就还要加上符合空气动力学原理的“翼型”,而我画的飞机缺的就是这一项。
我在中华军备论坛见到过两位画飞机的网友,被“内行”网友指出不能飞,都犯了我当时犯的错误。
至于一些网友说认为我画的飞机不能飞,那纯粹是由于无知加上别有用心。
中华军备的斑竹之一海外驻军是学航空发动机的,在飞机的空气动力学原理上肯定属于内行行列,前面说的两位网友画的不能飞的飞机,其中一架就是他指出的。
他也看过我在美国画的飞机,竟然没有一架让他说不能飞。
这次我画的双体机,在军备论坛引起骂声一片,或多或少都包含了认为不能飞的意思,但这位大内行一句不能飞的话都没说。
下面我就讲讲“翼型”的空气动力学原理。
二、什么是能产生升力的“翼型”内行区分一架纸上的飞机能不能飞,关键是看飞机的“翼型”是否符合升力的原理,符合之后,才能考虑到风洞去测试。
那么什么样的翼型是符合升力原理的翼型呢?飞机的翼型是多种多样的,如直翼、后掠翼、前掠翼、三角翼,等等。
不论采取那种翼型,都必须是下平(机翼横剖面是直线)上弧(机翼横剖面是曲线),弧面的曲率由飞机速度来决定,速度越快,曲率越小,速度越慢,曲率越大。
曲率越大,机翼越厚,反之则越薄。
这样,给人的直观感觉就是,越快的飞机翅膀越薄,越慢的飞机翅膀越厚。
不懂升力原理的人,通常会认为那是出于结实和空气阻力的考虑,因此即便明明看到下平上弧,也会因为不知道其升力作用而忽略。
那么为什么下平上弧就能产生升力呢?还是一个空气密度问题。
我们先把分别从机翼上下经过的空气看成人数相等的两只军队,要用同样的时间从机翼前端到达机翼后端。
由于在直线距离相等的情况下,曲线比直线长,而两只“军队”又数两相等并且要在同样的时间内通过同样的直线距离。
这就必然导致“曲线通过”的要“直线通过”的速度快,并因为“曲线分布”而比“直线分布”密度低。
再简单一点,就是同样时间同样距离,跑弯道的运动员要不跑知道的速度快;同样的距离同样的人数等距离排列,排成曲线要比排成直线密度低。
上下速度不同会拉出“尾漩”,上下密度不同会产生升力。
气流的尾漩不容易看到,可以通过水流的尾漩来观察,这也是流体力学与空气动力学的相通相同之处:当河流的一侧平直,一侧突出的时候,在突出部分的“尾部”就会出现旋涡。
由于这个问题不是本文的重点,我自己对这方面的了解和理解也很欠缺,所以到此打住,话题回归机翼上下的空气密度不同所产生的升力作用。
我们前面谈到固、液、气因密度/质量关系形成对地心的“降序排列”的时候,没有讲密度/质量大的物质体对密度质量小的物质体的挤压作用。
这种挤压作用在自然界的表现就是我们讲的物质按密度/质量大小的上下排序,密度/质量大的(固体)自然“挤”到下面,密度/质量小(气体)的就被“压”到上面,因此,挤压现象不大常见,只有自然力或人类活动改变了这种排序时,密度/质量大的物质体对密度/质量小的物质体的机要作用才有比较明显的表现,比如建筑物的下沉问题和为避免这一问题而加固地(的)基(楚)。
液体和气体有固体所不具备的流动性,这两种流体的一个共同特征就是密度高的部分挤压密度低的部分,从而造成定向流动。
开水现象就是因密度/质量相对大的上面的水,不断挤压因受热膨胀而降低了密度/质量的水,从而导致了水的“降力”定向流动:“水开了”。
运动中机翼造成的空气密度/质量差则正好相反,是下面的空气的密度/质量大于上面,于是就形成了下面的空气挤压上面的空气的“升力”定向流动,又由于上下空气之间隔着机翼,于是空气的“升力”定向流动只能通过机翼间接实现,于是乎“机”就“飞”了。
一般说来,速度越慢的飞机,对机翼升力的依赖越大(早期飞机普遍采取双层机翼,甚至三层机翼,这样有利于在同样升力的情况下,尽量缩短机翼长度,在减少单一占有空间面积的同时,降低对机翼材料强度的要求),因此起飞滑跑距离反而短。
速度越快的飞机,越依赖速度对地球引力的“抵消”,快到一定程度就可以无翼起飞,导弹就是这种无翼“飞机”。
超音速战斗机是一种介乎螺旋桨飞机和导弹之间的飞行物,气动原理也是二者的融合与妥协。
由于超音速飞机的产生本身就是追求飞行速度的结果,因此其早期气动结构有明显的火箭化趋势,F104的设计师则明确提出“载人火箭”的设计理念。
这种火箭化在翼型设计上的表现,就是从直翼变为后掠翼,又从后掠翼变成三角翼,其结果当然是飞行性能和安全系数的下降(如果说低速的螺旋桨飞机基本上等于一架有动力的滑翔机的话,三角翼超音速战斗机就基本上是F104所追求的“载人火箭”。
因此在同样失去动力的情况下,螺旋桨飞机能依靠起宽大机翼进行“滑翔”,“载人火箭”当然就会像火箭那样扎向地面)。
此外还有起降滑行距离的延长和由此导致的跑道的延长。
可变翼飞机代表的人们对飞机“火箭化”带来的种种弊端的认识和补救,它们有美国的F111、前苏联的米格23,稍后又有进气道上升力化,如F14/15、图-22、欧洲的狂风等,并最终演变为F18的翼前边条。
此外还有翼身融合(F16、米格29、苏37、B-1、图160)和多种措施并用。
无论是进气道上端的升力化极其衍生物边条还是翼身融合,都相当于在纵向的机身和横向的机翼之间增加一个纵向的机翼。
而纵向机翼的极端化,就是机身也是机翼,机翼也是机身的翼身一体化飞机,尽管B2离彻底的翼身一体化飞机还有一定距离,但它毕竟是现有飞机中翼身一体化程度最高的飞机。
(未完)由于理科功底实在太差,因此我在这方面的学习完全是专家指导下的“连蒙带猜”,写出这点东西绝对不是什么科研论文,只是我画飞机的一点学习心得。