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飛行員航空知識(shí)手冊(cè) 航空知識(shí)手冊(cè)全集

時(shí)間:2011-04-08 11:31來源:網(wǎng)絡(luò) 作者:航空 點(diǎn)擊:


所以,機(jī)翼上表面的空氣壓力是分布式的,前緣所受的壓力比周圍的大氣壓力大的多,導(dǎo)致了前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)大阻力;但是在上表面的很大一部分(B點(diǎn)到C點(diǎn))空氣壓力小于周圍的大氣壓力。
就像應(yīng)用伯努利原理的文氏管中所看到的,機(jī)翼上表面空氣的加速引起壓力的下降。這個(gè)較低的壓力是總升力的一部分。然而,機(jī)翼上下表面壓力差是總升力的唯一來源的設(shè)想是錯(cuò)誤的。
還必須記住和較低壓力有關(guān)的是下洗力-機(jī)翼頂部表面向下向后的氣流。就像在前面對(duì)空氣動(dòng)態(tài)作用相關(guān)的討論中看到的那樣,氣流沖擊機(jī)翼的下表面,向下向后的氣流的反作用力是向前向上的。機(jī)翼上表面和下表面適用一樣的反作用力,牛頓第三定律再次得到體現(xiàn)。
高壓在下
在討論和升力相關(guān)的牛頓定律章節(jié)里,已經(jīng)討論了機(jī)翼下方的壓力條件特定大小的壓力是如何生成的。機(jī)翼下方的正壓力在迎角較大時(shí)也相應(yīng)增加。但是氣流的另一方面也必須考慮。在靠近前緣的點(diǎn),實(shí)際上氣流是停滯的(停滯點(diǎn)),然后逐漸的增加速度。在靠近尾緣的某些點(diǎn),速度又變到和機(jī)翼上表面的速度相同。遵循伯努利原理,機(jī)翼下方的氣流速度較慢,產(chǎn)生了一個(gè)支撐機(jī)翼的正壓力,當(dāng)流體速度下降時(shí),壓力必定增加;旧,由于機(jī)翼上下表面的壓力差的增加,因此機(jī)翼上增加的總升力會(huì)導(dǎo)致下表面壓力沒有增加。無論何時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力中伯努利原理和牛頓定律都生效。
液體流動(dòng)或者氣體流動(dòng)是飛機(jī)飛行的基礎(chǔ),也是飛機(jī)速度的產(chǎn)物。由于飛機(jī)的速度影響飛機(jī)的升力和阻力,所以對(duì)飛行員非常重要。飛行員在最小滑翔角,最大續(xù)航力和很多其他飛行機(jī)動(dòng)中使用空速飛行。空速是飛機(jī)相對(duì)于所飛過的空氣的速度。
機(jī)翼的壓力分布
從風(fēng)洞模型和實(shí)際大小的飛機(jī)上所作的試驗(yàn)上,已經(jīng)確知在不同迎角的機(jī)翼表面氣流中,表面的不同區(qū)域壓力有負(fù)的(比空氣壓力小)也有正的(比空氣壓力大)。上表面的負(fù)壓產(chǎn)生的力比下表面空氣沖擊機(jī)翼產(chǎn)生的正壓得到的力更大。圖2-8顯示了三個(gè)不同迎角時(shí)沿機(jī)翼的壓力分布。通常,較大迎角時(shí)壓力中心前移,小迎角時(shí)壓力中心后移。在機(jī)翼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,壓力中心的移動(dòng)是非常重要的,是因?yàn)槠溆绊懘笥呛托∮菚r(shí)作用于機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的空氣動(dòng)力負(fù)荷的位置。飛機(jī)的航空動(dòng)力學(xué)平衡和可控制性是由壓力中心的改變來控制的。

壓力中心是通過計(jì)算和機(jī)翼迎角在正常的極值范圍內(nèi)變化的風(fēng)洞測(cè)試得到的。當(dāng)迎角變化時(shí),壓力分布特性也就不同。
圖2-8所示,在每個(gè)迎角時(shí)正負(fù)壓力加總得到合力?偤狭τ脠D2-9中的合力矢量來表示。

這個(gè)力矢量應(yīng)用的點(diǎn)在術(shù)語上稱為 “壓力中心CP”。對(duì)于任意給定的迎角,壓力中心在合力矢量和弦線的焦點(diǎn)位置。這個(gè)點(diǎn)用機(jī)翼弦的百分比來表示。對(duì)于一個(gè)60英寸弦的30%位置的壓力中心點(diǎn)即機(jī)翼后緣的18英寸位置。設(shè)計(jì)者這樣設(shè)計(jì)機(jī)翼的時(shí)候,壓力中心就在飛機(jī)的重心,飛機(jī)總會(huì)平衡。然而,壓力中心的位置隨機(jī)翼迎角的變化而改變,這樣困難就出現(xiàn)了。如圖2-10

在飛機(jī)的正常飛行姿態(tài)范圍內(nèi),如果迎角增加,壓力中心就向前移動(dòng);反之則后移。因?yàn)橹匦墓潭ㄔ谝稽c(diǎn),很明顯,迎角增加時(shí),升力中心朝重心的前面移動(dòng),產(chǎn)生一個(gè)抬升機(jī)頭的力,或者增加多一點(diǎn)迎角。另一方面,如果迎角減小,升力中心后移,趨向于迎角減小很多。這樣就可以看到,正常的機(jī)翼是內(nèi)在不穩(wěn)定的,這樣就必須增加一個(gè)額外的輔助設(shè)備如水平尾翼來維持飛機(jī)縱向平衡。
所以飛行中的飛機(jī)平衡取決于重心和機(jī)翼壓力中心的相對(duì)位置。經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明重心在機(jī)翼弦線的20%附近的飛機(jī)可以獲得平衡和滿意的飛行。
錐形的機(jī)翼表明了翼展范圍內(nèi)翼弦的多樣性。指定某弦線其平衡點(diǎn)可以被表示開始變得有必要。這個(gè)弦即知名的平均空氣動(dòng)力弦(MAC),通常定義為假設(shè)的非錐形機(jī)翼的弦,它和被討論的機(jī)翼有相同的壓力中心特性。

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