飞行原理课件

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α
D
α
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1.7.2 飞机的阻力
1、摩擦阻力（Skin friction drag）
由于紧贴飞机表面的空气受到阻碍作用而流速降低到零，根据作用力 与反作用力定律，飞机必然受到空气的反作用。这个反作用力与飞行方向 相反，称为摩擦阻力。
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1.7.2 飞机的阻力 1、摩擦阻力（Skin friction drag）
波阻的产生与粘性无关。
后掠翼可以提高临界马赫数，推迟激波的出现； 超临界翼型可以提高阻力发散马赫数，推迟阻力的增加。
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1.7.2 飞机的阻力 4、激波阻力 飞机的低速抖动：失速 飞机的高速抖动：激波分离
1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） 诱导阻力是三维机翼在产生升力时伴随产生的一种阻力，无论有无粘性，只 要产生升力，就会产生这种阻力，不产生升力则无此种阻力，是为产生升力必须 付出的代价，所以称为诱导阻力，也叫升致阻力。
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1.7.2 飞机的阻力 3、干扰阻力（Interference drag） 干扰阻力的减小 飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮，可以有效地减小干扰阻力的大小。 通过改进飞机的气动布局，可以减小干扰阻力。
干扰阻力在飞机总阻力中所占比例较小。
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1.7.2 飞机的阻力 4、激波阻力 当飞行马赫数超过临界马赫数（出现超音速区域），产生激波阻力。
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1.7.1翼型的阻力
2、实际流体中翼型的阻力
•无论是否有升力，都有阻力
•压差阻力 •摩擦阻力 •波阻（M>Mcr）
型阻
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1.7 阻力 1.7.1翼型的阻力 1.7.2飞机的阻力 1.7.3飞机的阻力特性 1.7.4 地面效应
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1.7.2 飞机的阻力
1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag）
Ø 要减小压差阻力:维护使用中，要保持好飞机的外形，不要 碰伤飞机表面，各种舱的口盖应盖好，同时保持好飞机的 密封性。
压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小。
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1.7.2 飞机的阻力 3、干扰阻力（Interference drag） 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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25-30% 40% 50% 70% 90%
1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag） 气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区，压 强降低；而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大，这样机翼前后缘就产 生了压力差，从而使机翼产生压差阻力。
在后缘,气流形成 涡流区,空气旋转、 摩擦导致动能损 失、压强减小p后。 在前缘,气流受阻,流速变慢, 压强增大p前
影响诱导阻力的因素
Ø升力越大，诱导阻力越大 Ø展弦比越大，诱导阻力越小
低展弦比使翼尖涡变 强，诱导阻力增加。
高展弦比使翼尖涡减 弱，诱导阻力变小。
40 国际飞行学院 Increasing aspect ratio reduces induced drag
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） 对于低速飞机，由于速度小，使用的升力系数较大，故诱导阻力占总阻力的 比例较大，为减小诱导阻力，低速飞机场采用大展弦比。 对于高速飞机，由于速度大，使用的升力系数较小，故诱导阻力占总阻力的 比例较小。
1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag） 分离点位置与压差阻力大小的关系：
Ø分离点靠前，压差阻力大。 Ø分离点靠后，压差阻力小。
PB < PC ' < PC
B C’ C A
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Hale Waihona Puke Baidu
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1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag） 影响压差阻力的因素 总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、形状和迎角有关。 ü迎风面积大，压差阻力大 ü迎角越大，压差阻力也越大。
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1.7.1翼型的阻力
升力
合力 (总空气动力) 翼型的升力、 阻力、总的 空气动力
阻力
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飞机运动方向
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1.7.1翼型的阻力
1、理想流体中翼型的阻力
低速、亚音速理想流体绕流时，作用在翼型上的气动力的合力垂直与无穷远 来流速度，即只产生升力，没有阻力
•当M>Mcr时，会产生波阻
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼 面的气流就会绕过翼尖流向上翼面，就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾 斜，上翼面反之。
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下 翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面，于是在翼端形成一般涡流。
这样形成的漩涡流称为翼尖涡。（注意旋转方向）
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1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag）
飞机相对气流的速度越大，机翼等部件的前、后气流 压差越大，因此压差阻力越大。
在后缘,气流形成 涡流区,空气旋转、 摩擦导致动能损 失、压强减小p后。 在前缘,气流受 阻,流速变慢,压 强增大p前
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Resultant force
Lift
运动飞机的升力、阻 力、总的空气动力
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1.7.2 飞机的阻力
阻力：飞机的阻力是平行于 来流的空气动力分量，它产 生的原因较升力复杂的多。
L
阻力 D D
T W
L L V∞ V∞
R R
V
D
一般按照产生的原因或性质分为摩擦阻力、 压差阻力、干扰阻力、激波阻力和诱导阻 力。
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阻力：作用在飞机上的空气动力的合力在来流速度方向（或飞行 速度方向）的分量，与飞行速度方向相反 阻力阻碍飞机的飞行，但没有阻力飞机又无法稳定飞行
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1.7 阻力 1.7.1翼型的阻力 1.7.2飞机的阻力 1.7.3飞机的阻力特性 1.7.4 地面效应
1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成 翼尖涡的形态
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成 翼尖涡形成的进一步分析
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1.7.2 飞机的阻力 2、压差阻力（Form drag）
Ø 要减小压差阻力，应尽可能 将暴露在空气中的各个部件 或另件做成流线形的外形， 并减小迎风面积。对不能收 起的起落架和活塞式发动机 都应加整流罩。
圆柱的流线谱
斜立平板的流线谱
机翼界面的流线谱
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翼梢小翼（winglet ）
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） IV. 影响诱导阻力的因素
Tapering wing tips reduces induced drag.
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） IV. 影响诱导阻力的因素 Modified wingtips can reduce the formation of vortices
Skin friction drag depends mainly on velocity and viscosity of the air.
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1.7.2 飞机的阻力 1、摩擦阻力（Skin friction drag）
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 超音速战斗机 大型运输机 小型公务机 水下物体 船舶
影响摩擦阻力的因素
Ø Ø Ø Ø Ø Ø
附面层的类型：紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大。 飞机的表面积越大，摩擦阻力越大。 飞机表面越粗糙，摩擦阻力越大。 空速越大，摩擦阻力越大。 翼型厚度越大，摩擦阻力越大。 迎角越大，摩擦阻力越大。
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1.7.2 飞机的阻力 1、摩擦阻力（Skin friction drag）
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诱导阻力系数公式：
2 CL = (1 + δ ) C Xi = 1 πλ 2 ρ ∞ v∞ S 2
Xi
δ取决于机翼平面形状 椭圆机翼δ＝0，否则δ>0 机翼平面形状偏离椭圆机翼越远δ越大。
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag）
IV.
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） II. 下洗流（DownWash）和下洗角 下洗速度的存在，改变了翼型的气流方向，使流过翼型的气流向下倾斜， 这个向下倾斜的气流称为下洗流，下洗流与相对气流之间的夹角称为下洗角 ε。
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） III. 诱导阻力的产生
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） III. 诱导阻力的产生
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag）
下洗速度沿翼展分布
不同平面形状的机翼，沿展向下洗速度的分布是不一样的。
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由于下洗的存在，使机翼受的实际空气动力是由下洗流产生的，下洗 流使机翼产生的升力垂直于下洗流，而不是来流，即L’。 L’产生两个效果：升力和诱导阻力 诱导阻力平行于相对气流方向，起着阻碍飞机前行的作用
L L’
D
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag）
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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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） I. 翼尖涡的形成
WING
翼尖涡的立体形态
TRAILING
EDGE
VORTEX
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V∞
Vx 下洗速度
u
气流V∞流经机翼后u方向发生偏转， 下折角度α
诱导阻力
“阻力Lsinα”是由升力的诱导而产生的，因此叫做“诱导阻力”。它是 由于气流 起的附加阻力，并不包含在翼型 国际飞行学院 下洗使原来的升力偏转而引35 阻力之内。
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） III. 诱导阻力的产生
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag）
IV.
影响诱导阻力的因素
Ø机翼平面形状： 在展弦比和升力系数都相同的时候，椭圆形机翼的诱导阻力最小
Ø翼梢小翼可以减小诱导阻力
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） 翼梢小翼可以减小诱导阻力
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第一章 亚音速空气动力学 • 1.1 物理基础 • 1.2飞行大气环境与标准大气 • 1.3空气流动的描述与基本定理 • 1.4 翼型和机翼形状及参数 • 1.5 气动力的合力、力矩及其系数 • 1.6 升力 • 1.7 阻力 • 1.8 升阻比及极曲线 • 1.9 增升装置 • 1.10 失速
注意旋转方向
上洗速度
下洗速度
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1.7.2 飞机的阻力 5、诱导阻力（Induced Drag） II. 下洗流（DownWash）和下洗角 由于两个翼尖涡的存在，会导致在翼展范围内出现一个向下的诱导速度场， 称为下洗。在亚音速范围内，这下洗速度场会覆盖整个飞机所处空间范围。
下洗流：
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