7. 机翼产生升力的原理

2.1 影响升力的因素
➢ 迎角对升力的影响
在一定范围内，当迎角增大时，升力增加。 当迎角增大到某一角度时，机翼上表面前部流 管变得最细，流速最快，吸力最大；下表面流 管变得更粗，流速更慢，正压力更大。上、下 压力差达到最大，升力最大，这个角度称为临 界迎角。 当超过这一迎角时，升力反而会减小，其原因 是机翼上表面的涡流区扩大，吸力降低所致。
为了形象地说明机翼表面各点的压力大小，可用矢量表示法，画出机翼的压力分 布图。将测出的翼面各点的压力与大气压力之差，用向量画在翼面的垂直线上。
小迎角
大迎角
1.3 升力的产生
➢ 向量表示法理解升力的产生
当空气流过机翼时，气流会沿上下表 面分开，根据伯努利原理，上表面气 流速度快，对机翼的压力较小，下表 面气流速度慢，对机翼压力较大，这 就产生了一个压力差，也就是向上的 升力。
感谢聆 听
机翼面积越大，升力越大。 机 翼 面 积 翼 型
平凸型机翼比双凸型大。
襟翼
Hale Waihona Puke Baidu
空 气 密 度 空气密度越大，升力越大。
迎角不同，机翼流线谱不
同，升力大小也不同。
迎角
相对气 流速度
飞行速度越大，升力越大。
2.1 影响压力分布的主要因素——翼型
➢ 翼型形状对压力分布的影响
绕对称翼型的流线类型和压力分布
绕迎角为0°，对称翼型的流线类型和压力分布
总结：机翼产生升力的条件
飞
伯努利原理
行
原
理
机翼的形状
1.4 升力公式
从公式中可以看出，在飞行速度、空气密度一定得情况下，对某一 架无人机来说，要增大升力，只有增大升力系数；而升力系数的增 大必须增大迎角或改变机翼截面形状的放大才能达到。
1.4 升力公式
02
影响升力分布的 因素
2.1 影响压力分布的主要因素
固定翼无人机
产生升力 的原理
01
机翼产生升力 的原理
1.1 机翼的压力分布
➢ 迎角对流线谱的影响
▼当迎角由小变大时，机翼上表面的流管变得更细，下表面则相反，流管较 原来变粗，甚至比前方流管还粗，机翼后缘涡流更多。
小迎角
大迎角
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼观察空气流过机翼的情形。
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼机翼前方的气流流到机翼前缘，开始受到机 翼的阻挡，流线分成两股，一股流经机翼上表 面，另一股流经机翼下表面。
▼由于机翼上、下表面向外凸起，流线在这些地 方比较密集，即上下表面的流管都比前方变细。
▼再比较上下表面的流线，可以看到，由于上 表面比下表面凸起得多，所以上表面的流线更 密一些，流管更细一些。
▼到了机翼后缘，由于气流分离，出现了涡流， 通过改变机翼的迎角大小，观察到机翼上下表面 产生流线有所不同。
1.2 升力的产生
▼气流 翼型 上表面流线变密 流管变细
▼下表面平坦 流线变化不大（与远前方流线相比）
▼连续性定理、伯努利定理
翼型的上表面
流管
变细 流管面积减小 气流速度增大 压强减小
▼机翼下表面
2.1 影响压力分布的主要因素——迎角
➢ 迎角对压力分布的影响
结论：随着迎角的逐渐增 大，上翼面前缘的吸力峰 变大，升力增加。
2.1 影响升力的因素——机翼面积
➢ 机翼面积对升力的影响
机翼面积增大，产生的上、下压力差总和增大，升力增大，升力与机翼面积的变化成正比。
2.1 影响升力的因素
➢ 机翼翼型对升力的影响
2.1 影响压力分布的主要因素——翼型
➢ 翼型形状对压力分布的影响
结论：在绕对称翼型的流动中，在零迎角时升力为零，只有 在翼型具有正迎角时，翼型才具有正升力。
2.1 影响压力分布的主要因素——翼型
➢ 翼型形状对压力分布的影响
绕非对称（有弯度）翼型的压力分布
结论：在绕有正弯度翼型的流动中，在翼型的迎角为零时就已经产生升力了。
机翼的上、下表面弯曲程度越大产生的升力就越大。
2.1 影响升力的因素
➢ 空气密度对升力的影响
空气密度越大，从机翼上的产生的升力就越大；同一高度下，气温越低，空气密度就越大。
➢ 相对气流速度对升力的影响
飞行速度越大，相对气流速度就越大，这样机翼上表面的气流速度比下表面的气流速 度增加的更多，于是上、下压力差增大，升力增大，且与飞行速度的平方成正比。
流管变化不大
压强基本不变
▼上下表面产生了压强差 总空气动力R，R的方向向后向上
1.2 升力的产生
机翼——产生升力
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法
▼当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 ▼当机翼表面压强高于大气压，称为压力。
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法