誘導阻力是怎樣產生的呢?
當機翼產生升力時,機翼下表面的壓力比上表面的大,而機翼翼展長度又是有限的,所以下翼面的高壓氣流會繞過兩端翼尖,力圖向上翼面的低壓區流去。當氣流繞過翼尖時,在翼尖部份形成旋渦,這種旋渦的不斷產生而又不斷地向後流去即形成了所謂翼尖渦流。
翼尖渦流使流過機翼的空氣產生下洗速度,而向下傾斜形成下洗流。氣流方向向下傾斜的角度,叫下洗角。
由翼尖渦流產生的下洗速度,在兩翼尖處最大,向中心逐漸減少,在中心處最小。這是因為空氣有粘性,翼尖旋渦會帶動它周圍的空氣一起旋轉,越靠內圈,旋轉越快,越靠外圈,旋轉越慢。因此離翼尖越遠,氣流下洗速度越小。
在是常生活中,也可觀察到翼尖渦流的現象。例如大雁南飛,常排成人字或斜一字形,領隊的大雁排在中間,而幼弱的小雁常排在外側。這樣使得後雁處於前雁翅梢處所產生的翼尖渦流之中。翼尖渦流中氣流的放置是有規律的,靠翼尖內側面,氣流向下,靠翼尖外側,氣流是向上的即上升氣流。這樣後雁就處在前雁翼尖渦流的上升氣流之中,有利於長途飛行。
從實驗也可看出翼尖渦流的存在。當機翼產生正升力時,由於機翼下表面的壓力比上表面的大,故空氣從下翼面繞過翼尖翻到上翼面去世。因而處在兩翼尖處的兩個葉輪都放置起來,在左翼尖的向右放置(從機尾向機頭看),在右翼尖的向左放置。升力增大,上下翼表面壓力差增大,葉輪放置得更快。升力為零,上下翼面無壓力差,葉輪不轉動。若機翼產生負升力,則上民辦面的壓力比下翼面大,故兩葉輪就會反轉。
飛行中,有時從飛機翼尖的凝結雲也可看到翼尖渦流。因為翼尖渦流的範圍內壓力很低,如果空氣中所含水蒸汽黑龍江省 膨脹冷卻而凝結成水珠,便會看到由翼尖向後的兩道白霧狀的渦流索。
升力是和相對氣流方向垂直的。既然流過機翼的空氣因受機翼的作用而向下華僑,則機翼的升力也應隨之向後華僑。實際升力是和洗流方向垂直的。把實際升力分解成垂直於飛行速度方向和平等於飛行速度方向的兩個分力。垂直於飛行速度方向的分力,仍起著升力的作用,這就是我們經常使用的升力。平等於飛行速度方向的分力,則起著阻礙飛機前進的作用,成為一部份附加阻力。而這一部分附加阻力,是同升力的存在分不開的,因此這一部分附加阻力稱為誘導阻力。
實踐表明,誘導阻力的大小與機翼的升力和展弦比有很大關係。升力越大,誘導阻力越大。展弦比越大,誘導阻力越小。
(四)幹擾阻力
實踐表明,飛機的各個部件,如機翼、機身、尾翼等,單獨放在氣流中所產生的阻力的總和總是小於把它們組成一個整體時所產生的阻力。
所謂幹擾阻力,就是飛機各部分之間因氣流相互幹擾而產生的一種額外的阻力。
現我們以機翼和機身為例,看幹擾阻力是怎樣產生的。
氣流流過機翼和機身的連接處,在機翼和機身結合的中部,由於機翼表面和機身表面都向外凸出,流管收縮,流速迅速加快,壓力很快降低。而在後部由於機翼表面和機身表面都向內彎曲,流管擴張,流速減慢,壓力很快增高。這種壓力的變化,就促使氣流的分離點前移,並使機身和機翼結合處後部渦流區擴大,從而產生了一種額外的阻力。這一阻力是因氣流的幹擾而產生的,因此叫幹擾阻力。
不但機翼和機身結合處會產生幹擾阻力,而且在機身和尾翼,機翼和發動機知艙,機翼和副油箱等結合處,都可能產生。
為了減小幹擾阻力,除了在設計飛機時要考慮飛機各部分的相對位置外,在機翼與機身、機身與尾翼等結合部,可安裝整流包皮。這樣可使連接處較為圓滑,流管不致過分擴張,而產生氣流分離。
以上我們把低速飛機所產生的四種阻力-摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和幹擾阻力,分別作了介紹。這只是對低速飛機而言訴,至於高速飛機,除了也有這些阻力外,還將會產生波陰。