第四章 飞行器的阻力和减阻技术
完整版飞行器的阻力和减阻技术
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。
【正式版】飞机飞行的阻力一看就会PPT文档
迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。
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机翼表面气流严重分离，涡流 区迅速扩大
本节课主要内容：
阻力 侧力
一、阻力的产生
低速阻力包括：摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、 诱导阻力。
（一）摩擦阻力
空气有粘性
产生
飞机表面不光滑
X摩
X摩
F
dv dy
S
摩擦阻力
粘性系数 面积
粘性阻力
速度梯度
●摩擦阻力在飞机总阻力构成中占的比例较大
摩擦阻力占总阻力的比例
飞机升力与阻力详解图文
飞行基础知识①升力与阻力详解图文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.对于固定翼的飞机,当它在空气中以一定的速度飞行时,根据相对运动的原理,机翼相对于空气的运动可以看作是机翼不动,而空气气流以一定的速度流过机翼.空气的流动在日常生活中是看不见的,但低速气流的流动却与水流有较大的相似性.日常的生活经验告诉我们,当水流以一个相对稳定的流量流过河床时,在河面较宽的地方流速慢,在河面较窄的地方流速快.流过机翼的气流与河床中的流水类似,由于机翼一般是不对称的,上表面比较凸,而下表面比较平,流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水,流速较快,而流过机翼下表面的气流正好相反,类似于较宽地方的流水,流速较上表面的气流慢.根据流体力学的基本原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高,换一句话说,就是大气施加与机翼下表面的压力方向向上比施加于机翼上表面的压力方向向下大,二者的压力差便形成了飞机的升力.当飞机的机翼为对称形状,气流沿着机翼对称轴流动时,由于机翼两个表面的形状一样,因而气流速度一样,所产生的压力也一样,此时机翼不产生升力.但是当对称机翼以一定的倾斜角称为攻角或迎角在空气中运动时,就会出现与非对称机翼类似的流动现象,使得上下表面的压力不一致,从而也会产生升力.飞机的阻力凡是懂得物理知识的人都知道,飞机在飞行的过程中,机体上所受的力是平衡的.飞机的重力与飞机产生的升力平衡,而飞机的发动机的作用则是克服飞机所受的阻力,推动飞机前进,使得飞机相对于空气运动,从而产生升力.大家肯定要想,飞机发动机的功率那么大,难道飞机上所受的阻力有那么大吗的确,飞机在高速飞行的同时,会因为不同原因受到非常大的阻力.从产生阻力的不同原因来说,飞机所受的阻力可以分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力、激波阻力等.摩擦阻力当两个物体相互滑动的时候,在两个物体上就会产生与运动方向相反的力,阻止两个物体的运动,这就是物体之间的摩擦阻力.当飞机在空气中飞行时,飞机也会受到空气的摩擦阻力,飞机的摩擦阻力是因为空气的粘性造成的.当气流流过物体时,由于粘性,空气微团与物体表面发生摩擦,阻滞了气流的流动,这就是物体对空气的摩擦阻力,反之,空气对物体也给予了摩擦阻力.摩擦阻力是在边界层中产生的.所谓边界层就是紧贴物体表面,流速由外部流体的自由流速逐渐降低到零的那一层薄薄的空气层.边界层中气流的流动情况是不同的.一般机翼大约在最大厚度之前,边界层的气流各层不相混杂而成层地流动,这部分叫做“层流边界层”.在这之后,气流的活动转变为杂乱无章,并且出现了漩涡和横向流动,这部分叫做“紊流边界层”.从“层流边界层”转变为“紊流边界层”的那一点叫做“转捩点”. 边界层中的摩擦阻力大小与流动情况有很大关系,从大量的实践证明,对于层流流动,物体表面受到的摩擦阻力小,而紊流流动对物面的摩擦阻力大的多.在普通的机翼表面,既有层流边界层,又有紊流边界层,所以为了减小摩擦阻力,人们就千方百计地使物体表面的流动保持层流状态,例如通过在机翼表面上钻孔,吸除紊流边界层,这样就可以达到减阻的目的.另外,提高加工精度,使层流边界层尽量的长,延缓转捩点的出现,甚至抑制它的出现,也可以起到很好的效果.这些都是飞机设计中的层流机翼的概念.物体表面受到的摩擦阻力还跟物体的表面积有关系,面积越大,阻力也越大.因此在人们试图减小飞行阻力的时候,减小飞机的尾翼或者机翼的面积也是一个有效的方法.当然前提条件是保证产生足够的升力和控制力.例如使用推力矢量技术的飞机,由于有了发动机推力直接用于飞行控制,这样飞机的尾翼就可以减小或者去除,这样就可以大大的减小摩擦阻力.诱导阻力机翼同一般物体相似,也有摩擦阻力和压差阻力.对于机翼而言,这二者合称“翼型阻力”.机翼上除翼型阻力外,还有“诱导阻力”又叫“感应阻力”.这是机翼所独有的一种阻力.因为这种阻力是伴随着机翼上举力的产生而产生的.也许可以说它是为了产生举力而付出的一种代价.如果有一架飞机以某一正迎角a作水平飞行,它的机翼上面的压强将降低,而下面的压强将增高,加上空气摩擦力,于是产生了举力Y.这是气流作用到机翼上的力,根据作用和反作用定律,必然有一个反作用力即负举刀力-Y,由机翼作用到气流上,它的方向向下,所以使气流向下转折一个角度a,这一角度叫“下洗角”.随着下洗角的出现,同时出现了气流向下的速度.这一速度叫做“下洗速w”.下洗的存在还可由风洞实验观察出来.由实验可知：当飞机飞行时,下翼面压强大、上翼面压强小.由于翼展的长度是有限的,所以上下翼面的压强差使得气流从下翼面绕过两端翼尖,向上翼面流动.当气流绕流过翼尖时,在翼尖那儿不断形成旋涡.旋涡就是旋转的空气团.随着飞机向前方飞行,旋涡就从翼尖向后方流动,并产生了向下的下洗速w.下洗速在两个翼尖处最大,向中心逐渐减小,在中心处减到最小.这是因为旋涡可以诱导四周的空气随之旋转,而这又是由于空气粘性所起的作用.空气在旋转时,越靠内圈,旋转得越快,越靠外圈,旋转得越慢.因此,离翼尖越远,气流垂直向下的下洗速就越小.图示的就是某一个翼剖面上的下洗速度.它与原来相对速度v组成了合速度u .u与v的夹角就是下洗角a1.下洗角使得原来的冲角a减小了.根据举力Y原来的函义,它应与相对速度v垂直,可是气流流过机翼以后,由于下洗速w的作用,使v的方向改变,向下转折一个下洗角a1,而成为u.因此,举力Y也应当偏转一角度a1,而与u垂直成为y 1.此处下洗角很小,因而y与y1一般可看成相等.回这时飞机仍沿原来v的方向前进.y1既不同原来的速度v垂直,必然在其上有一投影为Q；.它的方向与飞机飞行方向相反,所起的作用是阻拦飞机的前进.实际上是一种阻力.这种阻力是由举力的诱导而产生的,因此叫做“诱导阻力”.它是由于气流下洗使原来的举力偏转而引起的附加阻力,并不包含在翼型阻力之内.图中机翼前面的一排小箭头表示原来的流速,后面的一排小箭头则表示流过机翼后偏转一个角度的流速.诱导阻力同机翼的平面形状,翼剖面形状,展弦比,特别是同举力有关.压差阻力“压差阻力”的产生是由于运动着的物体前后所形成的压强差所形成的.压强差所产生的阻力、就是“压差阻力”.压差阻力同物体的迎风面积、形状和在气流中的位置都有很大的关系.用刀把一个物体从当中剖开,正对着迎风吹来的气流的那块面积就叫做“迎风面积”.如果这块面积是从物体最粗的地方剖开的,这就是最大迎风面积.从经验和实验都不难证明：形状相同的物体的最大迎风面积越大,压差阻力也就越大.物体形状对压差阻力也有很大的作用.把一块圆形的平板,垂直地放在气流中.它的前后会形成很大的压差阻力.平板后面会产生大量的涡流,而造成气流分离现象.如果在圆形平板的前面加上一个圆锥体,它的迎风面积并没有改变,但形状却变了.平板前面的高压区,这时被圆锥体填满了.气流可以平滑地流过,压强不会急剧升高,显然这时平板后面仍有气流分离,低压区仍然存在,但是前后的压强差却大为减少,因而压差阻力降低到原来平板压差阻力的大约五分之一.如果在平板后面再加上一个细长的圆锥体,把充满旋涡的低压区也填满,使得物体后面只出现很少的旋涡,那么实验证明压差阻力将会进一步降低到原来平板的大约二十到二十五分之象这样前端圆纯、后面尖细,象水滴或雨点似的物体,叫做“流线形物体”,简称“流线体”.在迎风面积相同的条件下,它的压差阻力最小.这时阻力的大部分是摩擦阻力.除了物体的迎风面积和形状外,物体在气流中的位置也影响到压差阻力的大小.物体上的摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”.一个物体,究竟哪一种阻力占主要部分,这要取决于物体的形状和位置.如果是流线体,那么它的迎面阻力中主要部分是摩擦阻力.如果形状远离流线体的式样,那么压差阻力占主要部分,摩擦阻力则居次要位置,而且总的迎面阻力也较大.干扰阻力飞机上除了摩擦阻力,压差阻力和诱导阻力以外,还有一种“干扰阻力”值得我们注意,实践表明,飞机的各个部件,如机翼、机身、尾翼等,单独放在气流中所产生的阻力的总和并不等于、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.如图所示,气流流过机翼和机身的连接处,由于机翼和机身二者形状的关系,在这里形成了一个气流的通道.在A处气流通道的截面积比较大,到C点翼面最圆拱的地方,气流通道收缩到最小,随后到B处又逐渐扩大.根据流体的连续性定理和伯努利定理,C处的速度大而压强小,B处的速度小而压强大,所以在CB一段通道中,气流有从高压区B回流到低压区C 的趋势.这就形成了一股逆流.但飞机前进不断有气流沿通道向后流,遇到了后面的这股逆流就形成了气流的阻塞现象,使得气流开始分离,而产生了很多旋涡.这些旋涡表明气流的动能有了消耗,因而产生了一种额外的阻力,这一阻力是气流互相干扰而产生的,所以叫做“干扰阻力”.不但在机翼和机身之间可能产生干扰阻力,而且在机身和尾翼连接处,机翼和发动机短舱连接处,也都可能产生.从干扰阻力产生的原因来看,它显然和飞机不同部件之间的相对位置有关.如果在设计飞机时,仔细考虑它们的相对位置,使得它们压强的增加不大也不急剧,干扰阻力就可减小.另外,还可以采取在不同部件的连接处加装流线型的“整流片”的办法,使连接处圆滑过渡,尽可能减少漩涡的产生,也可减少“干扰阻力”.激波阻力飞机在空气中飞行时,前端对空气产生扰动,这个扰动以扰动波的形式以音速传播,当飞机的速度小于音速时,扰动波的传播速度大于飞机前进速度,因此它的传播方式为四面八方；而当物体以音速或超音速运动时,扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度,这样,后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起,形成较强的波,空气遭到强烈的压缩、而形成了激波.空气在通过激波时,受到薄薄一层稠密空气的阻滞,使得气流速度急骤降低,由阻滞产生的热量来不及散布,于是加热了空气.加热所需的能量由消耗的动能而来.在这里,能量发生了转化--由动能变为热能.动能的消耗表示产生了一种特别的阻力.这一阻力由于随激波的形成而来,所以就叫做"波阻".从能量的观点来看,波阻就是这样产生的.从机翼上压强分布的观点来看,波阻产生的情况大致如下；根据对机翼所作的实验,在超音速飞行时,机翼上的压强分布如图所示.在亚音速飞行情况下,机翼上只有摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力.它的压力分布如图中虚线所示.对图中两种不同的飞行情况压强分布加以比较,可以看出：在亚音速飞行情况下,最大稀薄度靠前,压强分布沿着与飞行相反的方向上的合力,不是很大,即阻力不是很大,其中包括翼型阻力和诱导阻力.可是在超音速飞行情况下,压强分布变化非常大,最大稀薄度向后远远地移动到尾部,而且向后倾斜得很厉害,同时它的绝对值也有增加.因此,如果不考虑机翼头部压强的升高,那么压强分布沿与飞行相反方向的合力,急剧增大,使得整个机翼的总阻力相应有很大的增加.这附加部分的阻力就是波阻.由于它来自机翼前后的压力差,所以波阻实际上是一种压差阻力.当然,如果飞机或机翼的任何一点上的气流速度不接过音速,是不会产生激波和波阻的.阻力对于飞机的飞行性能有很大的影响,特别是在高速飞行时,激波和波阻的产生,对飞机的飞行性能的影响更大.这是因为波阻的数值很大,能够消耗发动机一大部分动力.例如当飞行速度在音速附近时,根据计算,波阻可能消耗发动机大约全部动力的四分之三.这时阻力系数Cx急骤地增长好几倍.这就是由于飞机上出现了激波和波阻的缘故.由上面所说的看来,波阻的大小显然同激波的形状有关,而激波的形状在飞行M数不变的情况下；又主要决定于物体或飞机的形状,特别是头部的形状.按相对于飞行速度或气流速度成垂直或成偏斜的状态,有正激波和斜激波两种不同的形状.成垂直的是正激波,成偏斜的是斜激波.在飞行M数超过1时例如M等于2,如果物体的头部尖削,象矛头或刀刃似的,形成的是斜激波；如果物体的头部是方楞的或圆钝的,在物体的前面形成的则是正激波.正激波沿着上下两端逐渐倾斜,而在远处成为斜激波,最后逐渐减弱成为弱扰动的边界波.斜激波的情况也是一样的,到末端也逐渐减弱而转化为边界波.在正激波之后的一小块空间,气流穿过正激波,消耗的动能很大,总是由超音速降低到亚音速,在这里形成一个亚音速区.M数的大小也对激波的形状有影响.当M数等于1或稍大于1例如M＝时,在尖头如炮弹物体前面形成的是正激波.如果M数超过1相当多例如M＝,形成的则是斜激波.正激波的波阻要比斜激波大,因为在正激波下,空气被压缩得很厉害,激波后的空气压强和密度上升的最高,激波的强度最大,当超音速气流通过时,空气微团受到的阻滞最强烈,速度大大降低,动能消耗很大,这表明产生的波阻很大；相反的,斜激波对气流的阻滞较小,气流速度降低不多,动能的消耗也较小,因而波阻也较小.斜激波倾斜的越厉害,波阻就越小.加强图仔细看啊从机翼截面观察气体流场状态下图所示为：飞机在转弯时的受力情况.假定飞机的飞行方向是由外飞进屏幕里,即飞机是在做左转弯.此时飞行员向左侧压杆,使左侧副翼上翻、右侧副翼下翻,在左翼上产生向下的力Fa、右翼上产生向上的力Fb,此二力以机身重心为中心形成一滚动力矩,使飞机向左翻滚.而从整架飞机来考虑,机翼左翻也使总升力 F 向左翻.在竖直和水平方向上将其分解,其竖直分力F1 与飞机重力G 维持平衡,保持飞机的飞行高度；水平分力F2 提供做圆周运动所需的向心力,使飞机转弯. 同理可得,飞机在俯冲时,飞行员向前推杆使平尾上的升降舵下翻,产生向上的力抬起机尾,机头向下形成俯冲姿态；爬升时向后拉杆,升降舵上翻,产生压力压下机尾,使机头向上形成爬升姿态；蹬右踏板使方向舵右翻,产生水平向左的推力推动机尾向左,使机头向右,同理,蹬左踏板使飞机向左.综上所述,如果把操纵杆向左推再向后拉,会使飞机左侧翻时做一个爬升动作,即一个左急转.其实,再复杂的机动动作也是由这么几块操纵面完成的,也就是操纵杆前后左右推拉以及不同高度、速度的排列组合,看起来开飞机好象不那么复杂吧,不过这只是在游戏里,要换成真的,光身体素质这一项就没几个人过得了关了.小常识在电子传动技术被广泛运用于航空领域之前,飞机的操控一直是依靠机械传动的,即所有操纵面的转动都要靠飞行员的体力来完成,在完成一个高过载机动时,机翼承受的加速度往往是七八个重力加速度,甚至更高,飞行员要付出的体力的巨大是可想而知的有力回馈摇杆的玩家都能体会到.而电子传动技术则彻底把飞行员从“力气活”里解放了出来,飞行变得更轻松了,也更注重技巧了,各种高难度的机动动作也诞生了,其难度也更多地反映出飞机的机动性能,而不是飞行员的身体素质.。
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。
飞行器力学与飞行控制
飞行器力学与飞行控制飞行器力学与飞行控制是航空学中的重要领域，它涉及着飞行器在空中运动的物理原理和如何通过控制手段来实现飞行器的稳定和操控。
本文将介绍飞行器力学的基本概念和飞行控制的技术原理。
一、飞行器力学飞行器力学是研究飞行器在空中受到的力和力的作用下产生的运动的学科。
对于飞行器来说，有三个基础力，即重力、升力和阻力。
1. 重力：飞行器受到地球引力的作用，重力是垂直向下的力，可以用质量乘以重力加速度来表示。
2. 升力：飞行器在飞行过程中产生的垂直向上的力，由机翼产生。
升力的大小与机翼的形状、面积和飞行器的速度有关。
3. 阻力：飞行器在空气中移动时受到的阻碍力，阻力的大小和飞行器的速度、形状以及空气密度有关。
飞行器力学还包括其他一些重要概念，如迎角、侧滑角等。
迎角是机翼与飞行方向之间的夹角，它决定着升力和阻力的大小。
侧滑角是飞行器在水平面上的滑移角度，它涉及到飞行器的侧向稳定性和操控。
二、飞行控制飞行控制是指通过各种控制手段来实现飞行器的稳定和操控。
飞行控制系统主要包括飞行器姿态控制和飞行轨迹控制两个方面。
1. 飞行器姿态控制：姿态控制是指控制飞行器的方向、姿态和稳定状态。
飞行器姿态的变化主要由飞行器的控制面（如副翼、升降舵等）的运动引起。
通过控制这些控制面的运动，可以实现飞行器的横滚、俯仰和偏航控制。
2. 飞行轨迹控制：轨迹控制是指控制飞行器的飞行路径和终点。
飞行轨迹的控制主要依靠发动机推力和飞行器的机动性能。
通过控制发动机的推力和调整姿态，可以改变飞行器的速度、高度和飞行方向。
飞行控制还涉及到飞行器的自动控制系统和人工操纵。
自动控制系统能够根据预设的参数和算法来实现飞行器的自主飞行。
而人工操纵则是指由飞行员通过操纵杆、脚蹬等手动控制装置来操作飞行器。
三、结语飞行器力学与飞行控制是航空学中不可或缺的重要内容。
了解飞行器力学和掌握飞行控制技术对于飞行器设计、飞行操作和飞行安全都具有重要意义。
在未来的航空发展中，随着技术的进步和需求的变化，飞行器力学与飞行控制也将不断地发展和创新，为航空事业的发展做出更大的贡献。
飞机飞行的阻力一看就会课件
目 录
• 飞机阻力概述 • 飞机阻力主源 • 减小飞机阻力方法 • 飞机阻力与飞行性能关系 • 未飞机阻力技术发展趋势 • 结论：飞机阻力挑战与机遇
01
飞机阻力概述
阻力定与类
阻力定
飞机飞行过程中受阻碍其前进力 。
类
压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力 干扰阻力。
阻力产生原因
01
02
技术创新推动
降低飞机阻力，许多新技术新材料得研发应如先进空气动 力学设计、轻量化材料等，些都航空工业技术进步提供动 力。
提升飞行效率
通过降低飞机阻力，可提升飞行效率，缩短旅行时间，提 高航空公司运营效益。也能提升乘客飞行体验，增强航空 公司市场竞争力。
THANKS
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设计飞机时，需权衡阻力其他性能参 数，确保飞行安全性。
阻力与飞机经济性关系
阻力直接影响飞机油耗运营成本。较大阻力导致更高油耗运营成本。 通过优化飞机设计采先进制造技术，可降低飞机阻力，从而提高其经济性。
05
未飞机阻力技术发展趋势
新材料应
01
02
03
高强度轻质材料
如碳纤维复合材料钛合金 ，能够显著降低飞机重量 ，从而减少阻力。
3
减小干扰阻力方法
优化各部之间布局设计，减小相互干扰等。
03
减小飞机阻力方法
优化飞机外形设计
流线型设计
通过优化机翼、机身尾翼外形，使其 更加符合空气动力学原理，减少空气 与机体摩擦阻力。
减少突出物
减少机身外部突出物，如起落架、天 线等，降低阻力。
使高效发动机推进系统
高效发动机
采先进发动机技术，提高燃油效率，降低飞行中阻力。
智能减阻技术应
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。
(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
飞行器的阻力与空气摩擦
飞行器的阻力与空气摩擦飞行器是利用气流产生升力以克服地球引力并进行空中航行的机械设备。
当飞行器在空中飞行时，会受到空气的阻力和摩擦力的影响，这会对其运行产生一定的影响。
本文将详细阐述飞行器的阻力和空气摩擦的相关内容。
一、飞行器的阻力飞行器在空中飞行时，会受到空气对其运动的阻碍，这种阻碍就是飞行器的阻力。
飞行器的阻力主要由以下几个方面组成：1. 静阻力静阻力是指飞行器受到的空气阻力，与飞行器的速度成正比。
当飞行器处于静止状态或低速飞行时，静阻力是主要的阻力来源。
静阻力的大小受到飞行器外形、材料和气流特性等因素的影响。
2. 动阻力动阻力是指飞行器受到的与速度平方成正比的阻力。
当飞行器的速度增加时，动阻力也会相应增加。
动阻力由于速度的平方关系，对飞行器的影响会比静阻力更加显著。
3. 提升阻力提升阻力是指飞行器在上升时所受到的阻力。
当飞行器在垂直方向上升时，要克服地球引力的影响，需要产生更大的升力。
提升阻力会抵消一部分升力，使飞行器上升的速度减缓。
4. 阻力与气动外形的关系飞行器的气动外形会直接影响其受到的阻力大小。
设计合理的气动外形可以降低飞行器所受到的阻力，提高其运行效率。
常见的改良措施包括减小飞行器的湿面积、降低阻力系数、改善外形流线型等。
二、飞行器空气摩擦空气摩擦是指飞行器与空气直接接触时产生的摩擦力。
飞行器在空中运动时，与周围空气不可避免地发生摩擦，摩擦力会对其运行产生一定的影响。
飞行器空气摩擦主要包括以下几个方面：1. 表面摩擦飞行器表面与空气接触时会产生摩擦力。
飞行器表面的摩擦系数、表面粗糙度以及飞行器速度等因素都会影响表面摩擦的大小。
通过采用润滑剂、改善表面质量等方法可以减小表面摩擦。
2. 边界层摩擦边界层是指空气紧贴在飞行器表面上形成的一层空气。
在高速飞行时，边界层会发生摩擦，摩擦力会对飞行器产生一定的阻碍。
通过减小飞行器的边界层厚度，可以降低边界层摩擦的影响。
3. 涡流摩擦在飞行器运动时，空气会形成涡流。
降低飞行器阻力的空气动力学优化研究
降低飞行器阻力的空气动力学优化研究飞行器阻力是飞行器面临的重要挑战之一。
通过空气动力学优化研究，可以有效降低飞行器的阻力，提高其性能和效率。
本文将探讨一些降低飞行器阻力的空气动力学优化研究方法和技术。
1. 翼型的优化设计翼型是飞机的重要组成部分，其形状和几何特征对阻力的产生有着重要影响。
通过空气动力学优化研究，可以对翼型进行优化设计，减小其阻力。
一种常见的方法是利用计算流体力学（CFD）模拟和数值分析，结合遗传算法等优化算法，对翼型进行优化。
通过调整翼型的厚度、弯度和角度等几何参数，可以得到更加流线型的翼型，从而减小阻力。
2. 翼尖涡的控制翼尖涡是飞行器在飞行过程中产生的旋转气流，对阻力的产生具有显著影响。
通过控制翼尖涡的产生和传播，可以降低飞行器的阻力。
一种常见的方法是利用尖翼设计和翼尖翼梢等技术。
在翼尖设计方面，可以采用倒角或弯曲的翼尖，从而减小涡流的产生。
在翼尖翼梢方面，可以增加扰流板或类似结构，对涡流进行控制和消散，从而减小阻力。
3. 激流控制技术激流控制技术是一种通过激励控制表面流动，从而改变飞行器气动特性的方法。
通过在飞行器的端部或翼面上设置激励装置，例如激光等离子体激发器或微型喷射器，可以改变流体流动的结构和特性，从而减小阻力。
激流控制技术在提高飞行器性能和降低阻力方面具有重要应用前景。
4. 纹理表面的应用纹理表面是一种通过在飞行器表面制造微小颗粒或花纹结构，改变其表面摩擦阻力的方法。
通过在飞行器表面涂覆纳米材料或增加微小凹凸结构，可以减小飞行器与空气之间的粘滞阻力，降低总体阻力。
纹理表面技术在提高飞行器性能和减小阻力方面具有广阔的应用潜力。
5. 转捩延迟技术在飞行过程中，空气流动通常会在飞行器表面发生转捩，形成维持衔接的湍流区域。
这种湍流会加大飞行器的阻力。
通过采用转捩延迟技术，可以将湍流的转捩点推迟到更远的位置，从而减小湍流带来的阻力。
常见的转捩延迟技术包括壁面吸气和激励控制。
了解飞行器的工作原理
了解飞行器的工作原理飞行器是人类创造的一种重要交通工具，它能够在大气层中自由飞行，将人们从一个地方带到另一个地方。
从古代的热气球到现代的喷气式飞机，飞行器的工作原理经历了漫长的发展过程。
本文将介绍飞行器的工作原理，从空气动力学到发动机推力，带您深入了解这一奇妙的科技。
首先，我们来谈谈飞行器的空气动力学原理。
飞行器能够在大气中飞行，离不开空气动力学的支持。
空气动力学研究了空气在物体表面上产生的力和物体在空气中运动时所受到的阻力。
飞行器的翅膀或机翼是实现飞行的关键部分。
机翼的形状和倾斜角度能够产生升力，使飞行器能够克服重力并保持在空中飞行。
当飞行器在空中飞行时，空气流经机翼的上表面和下表面，由于上表面的弯曲和下表面的平直，使得上表面的气流速度较快，压力较低，而下表面的气流速度较慢，压力较高。
这种压力差会产生一个向上的力，即升力。
升力的大小取决于机翼的形状、倾斜角度以及飞行器的速度。
通过调整这些参数，飞行器可以控制升力的大小，实现起飞、飞行和降落。
除了升力，飞行器还需要克服阻力才能在空中飞行。
阻力是飞行器在空气中运动时所受到的阻碍力，它与飞行器的速度和形状有关。
为了减小阻力，飞行器的外形通常设计得流线型，以减少空气的阻碍。
此外，飞行器还会利用一些技术手段来降低阻力，比如使用涂层减少空气摩擦、采用可变形翼面减小湍流等。
飞行器的工作原理还涉及到推力的产生。
推力是指飞行器向前推进的力，它能够克服阻力，使飞行器能够加速和保持飞行速度。
飞行器的推力主要由发动机产生。
不同类型的飞行器使用不同的发动机，比如喷气式发动机、螺旋桨发动机等。
喷气式发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，并将其喷出，产生反作用力推动飞行器向前。
螺旋桨发动机则通过旋转螺旋桨产生气流，推动飞行器前进。
除了发动机，飞行器还可以利用其他推进方式，比如火箭推进、电动推进等。
飞行器的操纵也是其工作原理的重要组成部分。
飞行器的操纵主要通过控制机翼、尾翼、襟翼等来实现。
飞行器主要减阻措施机理及其应用效果-力学论文-物理论文
飞行器主要减阻措施机理及其应用效果-力学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：针对阻力过大给飞行器带来的设计难度和使用成本问题，调研了当前主要减阻措施及其应用效果。
结果表明，在减小激波阻力方面，主要将强激波变成弱激波系，或者优化压力分布，使总压差阻力最小；在减小摩擦阻力方面，在层流区通过维持最大表面积的顺压梯度延迟转捩，而在湍流区通过改变表面几何形态或者在流体中添加大分子物质，减弱湍流强度，为低阻力气动外形设计方法的建立和发展提供了参考。
关键词：减阻; 激波阻力; 摩擦阻力; 等离子体; 零质量射流; 吹吸气; 鼓包; 多孔压力腔; 涡流发生器; 涂层减阻;Abstract：For the excessive drag problem which usually enlarges the design difficulty and cost of use, the flow mechanism effectiveness of drag reduction techniques has been investigated and analyzed, as well as its current effectiveness. The result shows that, the active and passive flow control techniques access the shock drag reduction though wakening the an strong shock to multi-wake shocks or reconstructing the an optimal pressure distribution, and access the fraction drag reduction by enlarging of the laminar region by favorable pressure gradient on laminar flow region and decreasing the strength of turbulence by changing the solid wall micro scale construction or adding large scale molecule to boundary. The flow mechanism can provide references for low drag aerodynamic design method construction.Keyword：drag reduction; shock wave drag; friction drag; plasma; zero-mass flux jet; push-pull airflow; bump; poros pressure chamber; vortex generator; coating drag reduction;1、引言减阻一直是航空航天领域关注的焦点，定型、批产、运营装备的各类航空运输飞机、战斗机、高空飞艇以及导弹的外形，一般都是当时技术能力下能达到阻力最小外形，飞行器的更新换代都会尽量吸收减阻技术的新成果，对外形进行持续的优化改进。
飞行原理(升力和阻力)
• John Gay拍摄
1999年7月
7日
• F/A 18-C Hornet 在航母附近低高度（75英尺）超音速飞行的场
正激波和斜激波
Ma=1 正激波 Ma>1 钝头：正激波
尖头：斜激波
正激波的波阻大， 空气被压缩很厉害， 激波后的空气压强、 温度和密度急剧上 升，气流通过时， 空气微团受到的阻 滞强烈，速度大大 降低，动能消耗很 大，这表明产生的 波阻很大。
飞行速度小于音速时
扰动波的传播速度大于飞机前进速度 传播向四面八方
飞行速度等于或超过音速时
扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度 后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在 一起形成较强的波， 空气受到强烈的压缩、而形成了激波
波阻
能量的观点
空气通过激波时，受到薄薄一 层稠密空气的阻滞，使得气流速 度急骤降低，由阻滞产生的热量 来不及散布，于是加热了空气。 加热所需的能量由消耗的动能而 来。在这里，能量发生了转化-由动能变为热能。动能的消耗表 示产生了一种特别的阻力。这一 阻力由于随激波的形成而来，所 以就叫做"波阻"
摩擦阻力则居次要位置，且总的迎面阻力 也较大
机翼的三元效应
上翼面压强低，下翼面压强高 -> 压差 -> 漩涡 -> 下洗
阻力3：诱导阻力
伴随升力而产生的
翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度 （下洗）。升力与气流方向垂直（向后倾 斜），产生了向后的分力（阻力） 诱导阻力同机翼的平面形状，翼剖面形状， 展弦比，特别是同升力有关。
当机翼迎角超过临界点时，流经上翼面的气流会出现严 重分离，形成大量涡流，升力大幅下降，阻力急剧增加。 飞机减速并抖动，各操纵面传到杆、舵上的外力变轻， 随后飞机下坠，机头下俯，这种现象称为失速。
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。
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。
飞行原理阻力.pptx
I. 翼尖涡的形成 由于上、下翼面气流在后缘
处具有不同的流向，于是就形 成旋涡，并在翼尖卷成翼尖涡， 翼尖涡向后流即形成翼尖涡流。
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●翼 尖 涡 形 成 的 进 一 步 分 析
注意旋转方向
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●翼 尖 涡 的 立 体 形 态
第41页/共60页
●翼尖涡的形态
压阻＋
干扰
外形、
Re确定
第5页/共60页
M lj 1.0 MT
随M增加，激 波强度减弱
M
诱导阻力因子A
1) 取决于外形、M、Re 2)亚音速时，A随M基本不变:
3)超音速无前缘绕流时： A
A 1
yx
A
1
C
y
M2 1 4
外形、 Re确定
无前缘 绕流
1／(yx)
，A
M
1.0
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➢ 极曲线和最大升阻比 Kmax
废阻力 (Parasite Drag)
第9页/共60页
升力
粘性
低速附面层
① 附面层的形成
附面层，是气流速度从物面处速度为零逐渐增加到99%主流速度的很薄 的空气流动层。
速度 不受干扰的主流
附面层边界
物体表面
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●附 面 层 厚 度 较 薄
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●无 粘 流 动 和 粘 性 流 动
总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、形状和迎角有关。迎风面积大， 压差阻力大。迎角越大，压差阻力也越大。
压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小。
第33页/共60页
③ 干扰阻力
飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把它们组 合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的相互干扰而产 生的额外阻力，称为干扰阻力。
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（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
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。
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
在物面上造成气泡, 利用气泡的 小摩阻性和易变形特点来调节底 层流动结构以减阻。
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。
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。
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。
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
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。
高聚合物添加剂减阻
由于该方法容易实现并且效果 较好, 在很多领域得到了广泛 应用。尤其在原油输送中, 可 明显节约能源和设备。在水射 流技术方面, 也可采用聚合物 添加剂, 以提高高速水流的出 口动量和射程等。
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2019年9月29日星期日
隐身技术
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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
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。
微气泡减阻
微气泡减阻的机理在于: 位于边界层内的微气泡 本身具有变形能, 它把剪 切力作用于流体的一部 分功转为变形能储存起 来, 从而减少了能量损耗, 导致减阻。
微气泡减阻
但此方法有一个很大的 缺点, 就是气泡不稳定, 一旦破裂将产生较大的 阻力和噪声; 同时, 如果 气泡太小又不能达到减 阻效果, 因此应注意气泡 的产生和消除。
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。
（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。
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