第四章 作用于全机的气动力 4.1 有害阻力 飞机的升力基本上来源于机翼 机身、尾翼即使产生升力也很小 但是，阻力却来源于飞机的各个部分预 测阻力很重要 机翼为了产生升力，附带阻力是不得已的 机翼以外的部分，如机身、尾翼、发动机 所产生的阻力称为有害阻力(parasite drag) 有害阻力现在的定义包括诱导阻力以外的 所有阻力 图为典型的4发飞机的有害阻力 图中的整流罩是指机翼与机身之间的曲面 接合部在较大升力处，阻力显著减小 加整流罩可以防止涡的产生，进而减小阻 力 两个物体A，B组合时，各个物体周围的流 场受到其他物体的影响，与各自单独存在 时呈现不同的气动特性这类现象称作气 动干扰 物体A，B单独在流场中受到的阻力分别为 和 设两个物体以某种位置关系组合时 的阻力为 则 一般比 大 这两种情况的阻力之差 称为干扰阻力 整流罩起着减轻机翼与机身之间干扰阻力 的作用 4.2 全机的阻力系数 全机的阻力用 ，机翼、机身、尾翼等各 部分的阻力分别用 ， ， ，…来表示 则 需要考虑干扰阻力时，也可加上 为使上式系数化，各项用各部分的阻力系 数，代表面积，相对风动压的积来表示。
将这些式子代入前式，两边用 来 除，得到全机的阻力系数为 另一方面，全机的阻力系数为有害阻力系 数与机翼的诱导阻力系数之和 现代飞机的有害阻力系数一般为0.015- 0.025 作为近似式，有害阻力系数进一步可写成 这里 叫最小有害阻力系数(minimum parasite drag coefficient)阻力系数同升力 系数的平方成正比 由于诱导阻力系数为 将两式代入，得全机的诱导阻力系数 这里， 为 被称作飞机效率，通常取0.7-0.85的值机 体越完美， 值越接近1 最小有害升力系数可以如下表示 这里 为干扰阻力增加的倍数，一般 小角标 表示零升力时的值 给出 ， 和 的值，可求出全机阻力 系数 及升阻比 但是，迎角接近失速迎角时，这个公式不 成立 图为法国卡拉贝尔运输机的气动特性 可以看到：升力系数为0.6时，升阻比最大 这个性质对现代的飞机都适用升阻比在 范围取最大值，一般在15-20左右 以升阻比最大的升力系数飞行，可以加大 螺旋桨飞机的航程但是，对应这个升力 系数的巡航速度过小，所以实际的飞行是 以牺牲航程的较大速度飞行的。
4.3 空气动力特性的推定 飞机的基本性能是由升力系数和阻力系数 决定的因此，设计飞机时，这两个系数 的意义十分重大 仅依靠理论计算推定气动特性有难度，需 要进行数值模拟和风洞实验 这里介绍的方法是，给出飞机的主要数据 ，推定飞机的升力系数和阻力系数 升力系数由定义 水平定常飞行时，升力 与重量 相等 所以 从飞机的重量、速度、机翼面积、飞行高 度的空气密度，可以推算升力系数 阻力系数由以下方法求得 作用于飞机上的阻力为 ，则飞机单位时 间所做的功，即功率为 这个功率由发动机提供设发动机的轴功 率为 ，螺旋桨效率为 ， 由阻力系数的定义 代入上式，解得 用喷气发动机时，推力 与阻力 相等 阻力系数为 4.4 机身的阻力系数 机身(fuselage)是连接飞机各个部分的主体 同时有内装发动机，驾驶舱，乘客、行 李、货物的作用 随着机身体积的增大，飞行速度的加快， 阻力增加 通过使用流线形机身，可以减小阻力 图为早期风洞实验研究的各种流线形机身 及阻力系数 后来发现较细长的机身的阻力更小，所以 短粗的机身渐渐消失同时用于增强机翼 强度的支柱也不再使用，以及收放式起落 架的使用，使全机的阻力显著减少。
例如，战斗机的阻力中，机翼占50%，机 身占34%，尾翼占16% 现代飞机的设计不是单纯地考虑气动性能 ，而是考虑飞机的全体用途，来决定机身 的形状 例如，客机考虑机舱内的容积和舒适性 机首的形状主要考虑从驾驶席的视野 机身及发动机匣的阻力系数值如下： 单发的螺旋桨发动机：0.09-0.13 大型运输机：0.07-0.12 飞艇：0.11-0.14 发动机匣：0.08-0.14 机翼与机身的干扰也十分重要 这里只讲低速时的结论 机翼与机身的前后位置： 机身最大截面积处干扰阻力最大 机翼与机身的上下位置： 阻力：中翼最小，高翼和低翼更大 升力：高翼最大(与单独机翼几乎相同)， 中翼较小，下翼更小 4.5 跨声速面积定律 亚声速飞行时代，机翼与机身分别设计， 然后用整形罩结合，气动特性与预想的没 有较大变化 飞行速度接近声速时，阻力急剧增加 NACA的理查德·惠特卡姆于1951-1952年， 通过风洞实验，提出了跨声速面积定律 (transonic area rule)： 在声速附近，机翼-机身组合体的造波阻力 ，等同于与飞行方向垂直的截面积分布相 同的旋转体翼-身组合体的造波阻力，与下边的 截面积分布相同的旋转体。
截面积分布光滑的(b)产生的造波阻力更小 使翼身结合部机身的截面积减小量，与机 翼的截面积相同，达到截面积沿机身纵方 向光滑变化 跨声速面积定律的效果(三角翼) 跨声速面积定律的效果(后掠翼) F-102的机身形状与截面积分布 考试要求 开卷考试可带参考书、讲义、计算器。