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什么是飞机压差阻力

2014-09-19 责任编辑:鲁魂 来源:- 我要点评(
 
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人在逆风中行走,会感到阻力的作用,这就是一种压差阻力。 
  空气流过机翼时,在机翼前缘部分,受机翼阻挡,流速减慢,压力增大;在机翼后缘,由于气流分离形成涡流区,压力减小。这样,机翼前后便产生压力差,形成阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。机身、尾翼等飞机的其它部件都会产生压差阻力。 
  为什么在机翼后缘会出现气流分离呢?其根本原因是空气有粘性,空气流过机翼的过程中,在机翼表面产生了附面层。附面层中气流速度不仅要受到粘性摩擦的阻滞作用,而且还要受到附面层外主流中压力的影响。附面层中,沿垂直于机翼表面方向的压力变化很小,可认为是相等的,且等于层外主流的压力。在最低压力点之前,附面层外主流是从高压区流向低压区,沿途压力逐渐降低,即形成顺压,气流速度是不断增大的。附面层内的气流虽受粘性摩擦的阻滞作用,使之沿途不断减速,但在顺气压的推动下,其结果气流仍能加速向后流去,但在顺气压的推动下,其结果气流仍能加速向后流去,但速度增加不多。在最低压力点(E)之后情况就不一样了。主流是从低压区流向高压区,沿途压力越来越大,即形成反压,主流速度是不断减小的。附面层内的气流除了要克服粘性摩擦的阴滞作用外,还要克服反压的作用,因此气流速度迅速减小,到达某一位置,附面层底层空气就会完全停止下来,速度降低为零,空气再不能向后流动。在S点之后,附面层底层空气在反压作用下开始向前倒流。于是附面层中逆流而上的空气与顺流而下的空气相顶碰,就使附面层气流脱离机翼表面,而卷进主流。这时,就形成大量逆流和旋涡而形成气流分离现象。这些旋涡一方面在相对气流中吹离机翼,一方面又连续不断地在机翼表面产生,如此周而复始地变化着,这样就在分离点之后形成了涡流区。附面层发生分离之点(S点),叫做分离点。 
  这种旋涡运动的周期性,是引起飞机机翼、尾翼和其它部分生产振动的重要原因之一。 
  为什么机翼后缘涡流区中压力会有所减小呢?道德我们要明确,这里指的涡流区压力的大小,是和机翼前部的气流相比而言的。如果空气流过机翼上下表面不产生气流分离,则在机翼后部,上下表面气流重新汇合,流速和压力都会恢复到与机翼前部相等。这样,机翼前、后不会出现压力差而形成压差阻力。然而事实不是这样,当空气流到机翼后部会产生气流分离而形成涡流区。涡流区中,由于产生了旋涡,空气迅速转动,一部分动能因摩擦而损耗,即使流速可以恢复到与机翼前部的流速相等,而压力却恢复不到原来的大小,比机翼前部的压力要小。例如汽车开过,在车身后的灰尘之所以被吸起,就是由于车身后面涡流区内的空气压力小的缘故。 
  根据实验的结果,涡流区的压力与分离点处气流的压力,其大小相差不多。这就是说:分离点靠机翼后缘,涡流区的压力比较大;分离点离开机翼后缘越远,涡流区的压力就越小。可见,分离点在机翼表面的前后位置,可以表明压差阻力的大小。 
  总的说来,压差阻力与物体的迎风面积、形状和物体在气流中的相对位置有很大关系。迎风面积越大,压差阻力越大。象水滴那样的,前端园钝,后面尖细的流线形物体,压差阻力最小。物体相对于气流的角度越大,压差阻力越大。 
  由上面的分析可知,摩擦阻力和压差阻力都是由于空气的粘性面引起产生的阻力,如果空气没粘性,那么上面两种阻力都将不会存在。 

关键字: 压力,阻力,空气,面层,分离

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