飞机获得升力的原理!

皂基2023-05-09  36

飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。

机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。

这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。

直升飞机启动发动机带动旋翼旋转后,由于旋翼桨叶与空气的相对运动,就会产生向上的气动力。如果旋翼不向任何方向倾斜,气动力是垂直向上的,实际上它就是托起直升机的升力。因为是向上的,所以不用滑行,也就不用跑道了。

如果旋翼向前倾斜,那么它产生的气动力也会向前倾斜,那么它产生的气动力也会向前倾斜。这个倾斜的力,可分解为一个垂直向上的力和一个水平向前的力。垂直向上的力就是直升机飞行所需的升力,而水平向前的力就是驱动直升机向前飞行的作用力。飞行员只要操纵旋翼向后倾斜,旋翼产生的气动力就会向后倾斜,这个向后倾斜的力可分解为一个垂直向上的升力和一个水平向后的拉力,正是这个水平向后的接力使直升机实现向后倒退飞行的。同样,如果直升机要向左或向右侧飞,飞行员只要操纵旋翼向左或向右倾斜就能实现。所以我们看到直升飞机主旋翼与机身连接处都会有一些类似万向节的装置。而一些教小型的直升飞机向前飞和侧飞、倒飞的时候,由于气流的反作用力,机身都呈倾斜状态。

单旋翼直升机在飞行时,旋翼不停地旋转,空气对旋翼就会产生一个大小相等、方向相反的反作用力矩。在这个反作用力矩的作用下,直升机机体就会向旋翼旋转的反方向扭转,造成无法飞行。而尾桨所产生的侧力对直升机重心形成的力矩,正好与空气对旋翼的反作用力矩相反。只要控制尾桨侧推力的大小,它就可以抵消空气对旋翼的反作用力矩,制止直升机机体的扭转。所以尾桨又称抗扭螺旋桨。控制尾桨侧力的大小,直升机就会实现转向飞行,所以人们通常把尾桨双叫方向螺旋桨。一些新款直升飞机省去了尾桨,靠的是主旋翼产生的气流通过导流管传到尾部,向侧面喷射而产生侧推力,其原理亦相同。

机在空气中运动时,是靠机翼产生升力使飞机离陆升空的。机翼升力是怎样产生的呢?这首先得从气流的基本原理谈起。在日常生活中,有风的时候,我们会感到有空气流过身体,特别凉爽;无风的时候,骑在自行车上也会有同样的体会,这就是相对气流的作用结果。滔滔江水,流经河道窄的地方时,水流速度就快;经过河道宽的地方时,水流变缓,流速较慢。空气也是一样,当它流过一根粗细不等的管子时,由于空气在管子里是连续不断地稳定流动,在空气密度不变的情况下,单位时间内从管道粗的一端流进多少,从细的一端就要流出多少。因此空气通过管道细的地方时,必须加速流动,才能保证流量相同。由此我们得出了流动空气的特性:流管细流速快;流管粗流速慢。这就是气流连续性原理。

实践证明,空气流动的速度变化后,还会引起压力变化。当流体稳定流过一个管道时,流速快的地方压力小。流速慢的地方压力大。

飞机在向前运动时,空气流到机翼前缘,分为上下两股,流过机翼上表现的流线,受到凸起的影响,使流线收敛变密,流管(把两条临近的流线看成管子的管壁)变细;而流过下表面的流线也受凸起的影响,但下表面的凸起程度明显小于上表面,所以,相对于上表面来说流线较疏松,流管较粗。由于机翼上表面流管变细,流速加快,压力较小,而下表面流管粗,流速慢,压力较大。这样在机翼上、下表面出现了压力差。这个作用在机翼各切面上的压力差的总和便是机翼的升力(见图)。其方向与相对气流方向垂直;其大小主要受飞行速度、迎角(翼弦与相对气流方向之间的夹角)、空气密度、机翼切面形状和机翼面积等因素的影响。当然,飞机的机身、水平尾翼等部位也能产生部分升力,但机翼升力是飞机升空的主要升力源。飞机之所以能起飞落地,主要是通过改变其升力的大小而实现的。这就是飞机能离陆升空并在空中飞行的奥秘。

升力就是向上的力,在机翼得上下表面产生了压强差。

飞机的升力来自于仰角,机翼弧形产生向下的压力和前进阻力,也就是动力学中的牛顿第三定律,俗称相互作用力。

在真实且可产生升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生升力。

起落装置

起落装置的功用是使飞机在地面或水面进行起飞、着陆、滑行和停放。着陆时还通过起落装置吸收撞击能量,改善着陆性能。

早期陆上飞机起落装置比较简单,只有三个起落架,而且在空中不能收起,飞行阻力大。现代的陆上飞机起落装置包含起落架和改善起落性能的装置两部分,且起落架在起飞后即可收起,以减少飞行阻力。改善起落性能的装置主要有起飞加速器、机轮刹车、减速伞等。水上飞机的起落架由浮筒代替机轮。

以上内容参考百度百科-飞机

飞机机翼产生升力的原理,公认的说法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。飞机向前飞行得越快,机翼产生的气动升力也就越大。

机翼是飞机的重要部件之一,安装在机身上。其最主要作用是产生升力,同时也可以在机翼内部置弹药仓和油箱,在飞行中可以收藏起落架。另外,在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼,有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。

飞机机翼原理与功能图文详解

2006年11月14日 星期二 上午 10:48

机翼各翼面的位置图

说明:上图为机翼各翼面的位置图,民航飞机的机翼各翼面位置一般类

似。机翼上各操纵面是左右对称分布,部分由于受限未标出

机翼的基本概念

机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行;同时也起一定的稳定和操纵作用。是飞机必不可少的部件,在机翼上一般安装有飞机的主操作舵面:副翼,还有辅助操纵机构襟翼、缝翼等。另外,机翼上还可安装发动机、起落架等飞机设备,机翼的主要内部空间经密封后,作为存储燃油的油箱之用。 相关名词解释:

翼型:飞机机翼具有独特的剖面,其横断面(横向剖面)的形状称为翼型,称为翼型

前缘:翼型最前面的一点。

后缘:翼型最后面的一点。

翼弦:前缘与后缘的连线。

弦长:前后缘的距离称为弦长。如果机翼平面形状不是长方形,一般在参数计算时采用制造商指定位置的弦长或平均弦长

迎角(Angle of attack) :机翼的前进方向(相当与气流的方向) 和翼弦(与机身轴线不同) 的夹角叫迎角,也称为攻角,它是确定机翼在气流中姿态的基准。 翼展:飞机机翼左右翼尖间的直线距离。

展弦比:机翼的翼展与弦长之比值。用以表现机翼相对的展张程度。

上(下)反角:机翼装在机身上的角度,即机翼与水平面所成的角度。从机头沿飞机纵轴向后看,两侧机翼翼尖向上翘的角度。同理,向下垂时的角度就叫下反角。

上(中、下)单翼:目前大型民航飞机都是单翼机,根据机翼安装在机身上的部位把飞机分为上(中、下)单翼飞机也有称作高、中、低单翼。

机翼安装在机身上部(背部)为上单翼;机翼安装在机身中部的为中单翼,机翼安装在机身下部(腹部)为下单翼。

上单翼的飞机一般为运输机与水上飞机,由于高度问题,此时起落架等装置一般就不安装在机翼上,而改在机身上,使用上单翼的飞机一般采用下反角的安装。

中单翼因翼梁与机身难以协调,几乎只存在理论上;

下单翼的飞机是目前民航飞机常见的类型,由于离地面近,便于安装起落架,进行维护工作,使用下单翼的飞机一般采用上反角的安装。

机翼在使飞机升空飞行中的重要作用

飞机在飞行过程中受到四种作用力:

升力----由机翼产生的向上作用力

重力----与升力相反的向下作用力,由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生

推力----由发动机产生的向前作用力

阻力----由空气阻力产生的向后作用力,能使飞机减速。

由此可见,机翼的主要功用就是产生升力,以支持飞机在空中飞行。它为什么能产生升力呢?

首先要从飞机机翼具有独特的剖面说起,前面名词解释已提到,机翼横断面(横向剖面)的形状称为翼型,机翼剖面的集合特性与机翼的空气动力有密切的关系。从侧面看,机翼顶部弯曲,而底部相对较平。机翼在空气中穿过将气流分隔开来。一部分空气从机翼上方流过,另一部分从下方流过。

对于图示情况的翼型,当平行于翼弦方向的气流(在此将其视为不可压流)流经机翼时,由于机翼的阻碍导致流管截面变小,而导致机翼上下表面的空气流速均增加。但由于机翼上表面的弯度大于下表面弯度,根据伯努利定律可知上表面气流的流速整体上要高于下表面气流速度,也就是说气流作用在机翼上表面的静压整体上小于作用在下表面上的静压。由于上下表面压差的存在,使得机翼最终受到向上的合力,亦即升力。当然随着机翼相对气流迎角的变化,翼型周围的空气流场也会发生明显变化。当机翼攻角增大时,由于翼型对气流的阻碍作用致使气流下洗,使得前缘附近气流驻点相对于前缘位置下移,从而导致更为明显的升力效应。而当机翼攻角减小甚至为负值时,翼型弯度的作用将被削弱,即升力减小直至产生负升力。

飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理:连续性定理和伯努利定理

流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。

连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。

伯努利定理基本内容:流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。

飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。

机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。

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