低速空气动力学

第二章 第 37 页
●地面效应的产生范围
飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有 影响，距地面越近地面效应越强。
第二章 第 38 页
●地效飞机
地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具 。地效 飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运输， 海情侦察，水上救生等。 “小鹰”地效飞机速度可达556千米/小时
本章主要内容
2.1 空气流动的描述 2.2 升力
2.3 阻力
2.4 飞机的低速空气动力特性
2.5 增升装置的增升原理
第二章 第 1 页
飞行原理/CAFUC
2.4 飞机的低速空气动力性能
飞行原理/CAFUC
飞机的主要空气动力性能包括：
• 升力特性 • 阻力特性 • 升阻比特性 主要空气动力性能参数包括： ① 最大升力系数 ② 最小阻力系数
③ 性质角
性质角是总空气动力与升力之间的夹角。
L CL ctg D CD
性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比Leabharlann Baidu大。

第二章 第 27 页
2.4.4 飞机的极曲线
① 极曲线
极曲线将飞机的 升力系数、阻力系 数、升阻比随迎角 变化的关系综合起 来用一条曲线表示 出来，以便于综合 衡量飞机的空气动 力性能。
③ 最大升阻比
第二章 第 3 页
2.4.1 升力特性
① 升力系数的变化规律
第二章 第 4 页
●升力系数随迎角的变化规律
当α <α 临界，升力系数随迎角增大而增大。
当α =α 临界，升力系数为最大。
当α >α 临界，升力系数随迎角的增大而减小，进入失速区。
第二章 第 5 页
●烟风洞翼型绕流实验 小迎角
●翼型在零升迎角下的压强分布
后半部分合力 压强低于 环境气压 压强高于 环境气压
气动中心
压强低于 环境气压
前半部分合力
第二章 第 12 页
II. 升力系数曲线斜率
CL CL ( 0 )
CL

第二章 第 13 页
III. 临界迎角和最大升力系数
CL max
lj
第二章 第 14 页
lj
●阻力系数随迎角的变化规律

在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻 力主要为摩擦阻力。 在迎角较大时，阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力 主要为压差阻力和诱导阻力。 在接近或超过临近迎角时，阻力系数随迎角的增大而急剧增 大，飞机阻力主要为压差阻力。


第二章 第 21 页
② 阻力特性参数
I. 最小阻力系数 CD min 和零升阻力系数 CD 0
飞机的最小阻力系数非常接近零升阻力系数，一般认为二者为同 一个值。
CD min
第二章 第 22 页
II. 中小迎角时的阻力公式
在中小迎角时，阻力公式可以表示为：
2 CD C D 0 A CL
A是诱导阻力因子，大小与机翼形状有关。
第二章 第 23 页
2.4.3 升阻比特性
① 升阻比
升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用K 表示。 升阻比的大小主要随迎角变化而变化。 升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。
L CL K D CD
第二章 第 24 页
② 升阻比曲线
K MAX
L CL K D CD
临界迎角
最小阻力 迎角
第二章 第 31 页
② 不同滑流状态的极曲线
滑流使得升力系数和最大升力系数增大，最大升阻比增大，极曲线 向右上偏移。
第二章 第 32 页
③ 不同展弦比机翼的极曲线
展弦比越大，低速空气动力性能越好。
第二章 第 33 页
●飞机的低速空气动力性能曲线总结
第二章 第 34 页
2.4.5 地面效应
飞机在起飞和着陆贴近地面时，由于流过飞机的气 流受地面的影响，使飞机的空气动力和力矩发生变化。 这种效应称为地面效应。
●相对厚度对升力特性的影响
相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。
相对厚度增加
第二章 第 15 页
●翼型前缘半径对升力特性的影响
前缘半径增加，临界迎角增加。
半径小 半径大
第二章 第 16 页
●展弦比对升力特性的影响
展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。
展弦比高
展弦比低
第二章 第 17 页
第二章 第 25 页
迎角
●升阻比随迎角的变化规律

从零升迎角到最小阻力迎角，升力增加较快，阻力增加缓慢， 因此升阻比增大。在最小阻力迎角处，升阻比最大。 从最小阻力迎角到临界迎角，升力增加缓慢，阻力增加较快， 因此升阻比减小。 超过临近迎角，压差阻力急剧增大，升阻比急剧减小。


第二章 第 26 页
.
第二章 第 28 页
●极曲线的深入理解
从坐标原点向曲线引切线，切点对应最小阻力迎角和最大升阻比。
0
第二章 第 29 页
CD 0
●极曲线的深入理解
从原点所引直线与极曲线交于两点，则两点的升阻比相同，较 高者的迎角较大，较高者的平飞速度较小。
第二章 第 30 页
② 不同滑流状态的极曲线
●螺旋桨滑流
●后掠翼对升力特性的影响
平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角 越小。
平直机翼
后掠翼
第二章 第 18 页
●翼型前缘粗糙度对升力特性的影响
翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。
光滑
粗糙
第二章 第 19 页
2.4.2 阻力特性
① 阻力系数的变化规律
CD min
第二章 第 20 页
第二章 第 39 页
●Beriev Bartini VVA 14地效飞行器
第二章 第 40 页
较大迎角
大迎角
第二章 第 6 页
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章 第 7 页
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章 第 8 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章 第 9 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章 第 10 页
② 升力特性参数
I. 零升迎角 0
0
第二章 第 11 页
第二章 第 35 页
●地面效应的产生原因
①上下翼面压差增加
②地面阻碍使下洗流减小 ③下洗角减小，使平尾迎角减小
飞机脱离地面 效应区
飞机处于地面 效应区
第二章 第 36 页
●地面效应的效果
①上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。
②地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。 ③下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。