文档介绍:飞机翼型科普
图95
俗话说,百人百态,千人千面。飞机和人一样,也是各式各样的,其中最引人注目的差异就是不同形状的机翼。说起来,飞机的微妙就在于机翼。
从莱特兄弟到如今,除了航空动力外,几乎每一次航空技术的重大打破都离不开在机翼上作文章。
飞行者—1号
最简单的机翼是平直翼,机翼前后缘和机身垂直,机翼从里到外一样宽。这样的机翼构造简单,制造容易,产生升力的效率较高,但阻力也较大。升力的力臂使得翼根的受力很是不利。
最简单的机翼上平直翼
一、平直翼
为了平衡升力的分布,并改善机翼的受力设计和降低重量,平直翼可以带一点锥度,从里到外逐渐变窄,改善升力分布,是更多的升力产生在靠近翼根的部位,缩短力臂,降低翼根应力。低速、简单的小飞机可以用简单平直翼以降低制造本钱,但略微有点追求的平直翼飞机大多带一定的锥度。
C-130 这样带一点锥度的机翼也算平直翼
带锥度的平直翼可以前缘略带后掠,也可以后缘略带前掠,两者在气动上有一点差异,但不改变都是平直翼的本质。当速度大幅度进步后,平直翼阻力大的缺点就比较明显,尤其在速度接近声速的时候。
锥度可以使前缘略带后掠,像 DC-3
也可以使后缘略带前掠,像 C-130
飞机前行的时候,飞机对前方空气产生压力,就好似船行时船首在前方推开波浪一样。压力波以声速一层一层地向外传递,声速是空气性质的分界限。亚声速飞行时,前方空气在压力波推动下有序地向两侧让开飞机。然而,但飞机速度到达声速时,压力波不再可能赶在飞机前面把前方空气有序地向两侧分开。相反,压力波挤到一起,密度剧增,像坚硬的石墙一样。跨声速飞行的飞机顶着一大片看不见的石墙飞行,难怪阻力激增,这就是声障的由来。
亚声速到超声速飞行的区别在于压力波,压力波挤压到一起正好发生在声速的时候,所以形成声障〔解释本层上图〕
这看不见的石墙也称激波。
在风洞里,激波的形成明晰可见
随着速度的增加,激波的锋面变成圆锥形,锥的后倾角度随速度增加而增加,锋面背后的空气重新回到亚声速。假如平直的机翼像燕子的翅膀一样后掠,“躲〞到机头引起的激波锋面的背后,就可以防止机翼本身引起的激波阻力。
不平整外表引起额外的斜激波