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1、3 飞机的阻力飞机的阻力与未来与未来50年年一、摩擦阻力一、摩擦阻力 空气分子与飞机摩擦产生的阻力空气分子与飞机摩擦产生的阻力. 摩擦摩擦阻力不是很重要阻力不是很重要,只占总阻力的一小部分只占总阻力的一小部分,为为了减少摩擦阻力了减少摩擦阻力,可以尽量把飞机磨光可以尽量把飞机磨光.空气空气的粘性越大的粘性越大,飞机表面越粗糙飞机表面越粗糙,飞机表面积越飞机表面积越大大,摩擦阻力就越大摩擦阻力就越大.二、压差阻力二、压差阻力 空气流过机翼时空气流过机翼时,在机翼前缘部分在机翼前缘部分,受受机翼阻挡机翼阻挡,流速减慢流速减慢,压力增大压力增大;在机翼后缘在机翼后缘,由于气流分离形成涡流区由于气流分
2、离形成涡流区,压力减小压力减小.这样这样,机翼前后便产生压力差机翼前后便产生压力差,形成阻力形成阻力.这种由这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力前后压力差形成的阻力叫压差阻力. 迎风面积越大迎风面积越大,压差阻力越大压差阻力越大.像水滴像水滴那样的那样的,前端圆钝前端圆钝,后面尖细的流线形物体后面尖细的流线形物体,压差阻力最小压差阻力最小.物体相对于气流的角度越物体相对于气流的角度越大大,压差阻力越大。压差阻力越大。 汽车广告所说的风阻系数就是指压差阻力系数汽车广告所说的风阻系数就是指压差阻力系数(如下图如下图),飞机做得越流线形飞机做得越流线形,压差阻力就越小压差阻力就越小,尖尖锥状的物体压
3、差阻力不见得最小锥状的物体压差阻力不见得最小,反而是有一点反而是有一点钝头的物体阻力小钝头的物体阻力小,比如油轮船头水底下那部分比如油轮船头水底下那部分,就是一个大头就是一个大头;高级滑翔机大部分也有一个大头高级滑翔机大部分也有一个大头,除了提供载人的空间外也是为了减少压差阻力。除了提供载人的空间外也是为了减少压差阻力。日本日本N700子子弹头弹头列列车车 三、诱导阻力三、诱导阻力 当机翼产生升力时当机翼产生升力时,由于机翼下表面的压力比由于机翼下表面的压力比上表面的大上表面的大,故空气从下翼面绕过翼尖翻到上翼面故空气从下翼面绕过翼尖翻到上翼面去去,因而在两端产生涡流因而在两端产生涡流,涡流产
4、生阻力涡流产生阻力,这种因产生这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力.例如例如747起飞起飞降落后降落后,小飞机要隔一阵子才能起降小飞机要隔一阵子才能起降,否则飞入这种否则飞入这种涡流涡流,后果不堪设想后果不堪设想.升力越大升力越大,诱导阻力越大诱导阻力越大.展弦比展弦比越大越大.诱导阻力越小诱导阻力越小. 气流方向气流方向从下往上翻的气流从下往上翻的气流四、干扰阻力，四、干扰阻力， 飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外的阻力种额外的阻力.所有控制面的缝隙所有控制面的缝隙(如主翼后缘与如主翼后缘与副翼间副翼间)、
5、主翼及尾翼与机身接合处、机身开孔处、主翼及尾翼与机身接合处、机身开孔处、机轮及轮架、拉杆等处都会产生干扰阻力机轮及轮架、拉杆等处都会产生干扰阻力.在机翼在机翼与机身、机身与尾翼等结合部与机身、机身与尾翼等结合部,可安装整流包皮可安装整流包皮.这样可使连接处较为圆滑这样可使连接处较为圆滑,减小干扰阻力减小干扰阻力.干扰阻力干扰阻力干扰阻力干扰阻力机翼后缘机翼后缘副翼副翼 一架飞机的总阻力就是这一架飞机的总阻力就是这4种阻力的和种阻力的和,但飞机的阻力互相但飞机的阻力互相影响影响,以上的分类只是让讨论方便而已以上的分类只是让讨论方便而已,另外诱导阻力不只出现在另外诱导阻力不只出现在翼端翼端,其他舵
6、面都会产生其他舵面都会产生,只是翼端比较严重只是翼端比较严重;磨擦阻力、压差阻力、磨擦阻力、压差阻力、干扰阻力与速度的平方成正比干扰阻力与速度的平方成正比,速度越快阻力越大速度越快阻力越大;诱导阻力则与诱导阻力则与速度的平方成反比速度的平方成反比,所以要减少阻力所以要减少阻力,无动力飞机重点减少诱导阻力无动力飞机重点减少诱导阻力,高速飞机重点减少压差阻力与干扰阻力高速飞机重点减少压差阻力与干扰阻力.诱导阻力诱导阻力速度速度阻阻力力摩擦、压差、干扰阻力摩擦、压差、干扰阻力总阻力总阻力未来未来50年的飞机年的飞机美国波音公司美国波音公司 速度更快速度更快,体积更大同时也更加环保体积更大同时也更加环
7、保 诺斯罗普诺斯罗普格鲁门公司格鲁门公司 体积是现有飞机的两倍体积是现有飞机的两倍 洛克希德洛克希德马丁公司马丁公司 速度更快、体积更大、噪音更低、能效更高、速度更快、体积更大、噪音更低、能效更高、更为环保更为环保 Solar Flapper太阳能扑翼飞行器太阳能扑翼飞行器(美国宇航局美国宇航局)利用太阳能和拍打飞机的利用太阳能和拍打飞机的“翅膀翅膀”向前推进向前推进 日本航空公司日本航空公司 Puffin“海雀海雀”式小型式小型私人概念飞机私人概念飞机(美国宇航局美国宇航局)绿色飞碟绿色飞碟(荷兰代尔夫特理工大学荷兰代尔夫特理工大学 )豪华飞艇豪华飞艇Aeroscraft ML866 “终极
8、兜风终极兜风”飞机飞机Icon A5水面陆地均能起降水面陆地均能起降,机翼长机翼长9.75米米,机翼折起机翼折起后可塞进大型车库后可塞进大型车库.波音波音X-45无人作战飞机无人作战飞机 诺斯罗普诺斯罗普X-47A无人作战飞机无人作战飞机 诺斯罗普诺斯罗普X-47B无人作战飞机无人作战飞机波音公司波音公司X-48B(2007年年7月首飞成功月首飞成功)波音公司波音公司X-48B风洞试验风洞试验波音幻影线无人机波音幻影线无人机(2011.4.27首飞成功首飞成功)美国折线无人机美国折线无人机美国美国“T鹰鹰”无人机无人机美国杀人蜂无人机美国杀人蜂无人机英国战斗猪无人机英国战斗猪无人机(2006年
9、年7月首飞成功月首飞成功)德国德国Microdrone无人机无人机 美国美国“猎鹰猎鹰”HTV-2超高声速实验飞机超高声速实验飞机 2011年年8月月11日上午日上午,一枚一枚“牛头怪牛头怪IV型型”火箭搭载火箭搭载“猎鹰猎鹰”HTV-2飞机在美国加州飞机在美国加州范登堡空军基地成功发射升空范登堡空军基地成功发射升空,但在太空但在太空边缘与火箭分离后边缘与火箭分离后,“猎鹰猎鹰”飞机在独自飞飞机在独自飞行并返回地球时失去联系。行并返回地球时失去联系。“猎鹰猎鹰HTV-2号号”被称为有史以来最快的飞机被称为有史以来最快的飞机,其速度其速度可达约可达约20倍音速。倍音速。 未来客机未来客机(美国航
10、空航天局美国航空航天局“基础航空工程基础航空工程“项目项目)“工程师之梦工程师之梦”概念飞机概念飞机(欧洲欧洲空中客车公司空中客车公司 )零排放高超音速零排放高超音速(Zehst)运输客机运输客机(欧洲宇航防务集团欧洲宇航防务集团)起飞时使用从海藻中提炼的生物燃料驱动常规起飞时使用从海藻中提炼的生物燃料驱动常规引擎引擎,爬升到特定高度时爬升到特定高度时,飞机切换到火箭引擎飞机切换到火箭引擎,驱动火箭引擎的氢氧燃料燃烧后只排放水蒸气驱动火箭引擎的氢氧燃料燃烧后只排放水蒸气.芬兰航空公司设计芬兰航空公司设计 飞碟飞碟用循环材料制成的零排放飞机用循环材料制成的零排放飞机微型直升机微型直升机零排放超声速飞机零排放超声速飞机太空旅馆太空旅馆太空飞船太空飞船2号号(美国维珍银河公司美国维珍银河公司),用于用于商业太空飞行商业太空飞行 CST-100太空飞船太空飞船(美国波音公司美国波音公司),用于用于商业太空飞行商业太空飞行
