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诱导阻力

  机翼同一般物体相似,也有摩擦阻力和压差阻力。对于机翼而言,这二者合称“翼型阻力”。机翼上除翼型阻力外,还有“诱导阻力”(又叫“感应阻力”)。这是机翼所独有的一种阻力。因为这种阻力是伴随着机翼上举力的产生而产生的。也许可以说它是为了产生举力而付出的一种代价。

  如果有一架飞机以某一正迎角a作水平飞行,它的机翼上面的压强将降低,而下面的压强将增高,加上空气摩擦力,于是产生了举力Y。这是气流作用到机翼上的力,根据作用和反作用定律,必然有一个反作用力即负举刀力(-Y),由机翼作用到气流上,它的方向向下,所以使气流向下转折一个角度a,这一角度叫“下洗角”。随着下洗角的出现,同时出现了气流向下的速度。这一速度叫做“下洗速(w)”。下洗的存在还可由风洞实验观察出来。

  由实验可知:当飞机飞行时,下翼面压强大、上翼面压强小。由于翼展的长度是有限的,所以上下翼面的压强差使得气流从下翼面绕过两端翼尖,向上翼面流动。当气流绕流过翼尖时,在翼尖那儿不断形成旋涡。旋涡就是旋转的空气团。随着飞机向前方飞行,旋涡就从翼尖向后方流动,并产生了向下的下洗速(w)。下洗速在两个翼尖处最大,向中心逐渐减小,在中心处减到最小。这是因为旋涡可以诱导四周的空气随之旋转,而这又是由于空气粘性所起的作用。空气在旋转时,越靠内圈,旋转得越快,越靠外圈,旋转得越慢。因此,离翼尖越远,气流垂直向下的下洗速就越小。

  图示的就是某一个翼剖面上的下洗速度。它与原来相对速度v组成了合速度u 。u与v的夹角就是下洗角a1。下洗角使得原来的冲角a减小了。根据举力Y原来的函义,它应与相对速度v垂直,可是气流流过机翼以后,由于下洗速w的作用,使v的方向改变,向下转折一个下洗角a1,而成为u。因此,举力Y也应当偏转一角度a1,而与u垂直成为y1。此处下洗角很小,因而y与y1一般可看成相等。回这时飞机仍沿原来v的方向前进。y1既不同原来的速度v垂直,必然在其上有一投影为Q;。它的方向与飞机飞行方向相反,所起的作用是阻拦飞机的前进。实际上是一种阻力。这种阻力是由举力的诱导而产生的,因此叫做“诱导阻力”。它是由于气流下洗使原来的举力偏转而引起的附加阻力,并不包含在翼型阻力之内。

  图中机翼前面的一排小箭头表示原来的流速,后面的一排小箭头则表示流过机翼后偏转一个角度的流速。诱导阻力同机翼的平面形状,翼剖面形状,展弦比,特别是同举力有关。

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