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机翼的介绍和飞行时的作用

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专业技术学员

发表于 2011-9-20 18:54:56 |显示全部楼层

飞机在飞行过程中受到四种作用力:
升力----由机翼产生的向上作用力
重力----与升力相反的向下作用力,由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生
推力----由发动机产生的向前作用力.阻力----由空气阻力产生的向后作用力,能使飞机减速。
由此可见,机翼的主要功用就是产生升力,以支持飞机在空中飞行。它为什么能产生升力呢?
首先要从飞机机翼具有独特的剖面说起,前面名词解释已提到,机翼横断面(横向剖面)的形状称为翼型,机翼剖面的集合特性与机翼的空气动力有密切的关系。从侧面看,机翼顶部弯曲,而底部相对较平。机翼在空气中穿过将气流分隔开来。一部分空气从机翼上方流过另一部分从下方流过
机翼产生升力的原因
空气的流动在日常生活中是看不见的,但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。日常的生活经验告诉我们,当水流以一个相对稳定的流量流过河床时,在河面较宽的地方流速慢,在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与河床中的流水类似,由于机翼一般是不对称的,上表面比较凸,而下表面比较平,流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水,流速较快,而流过机翼下表面的气流正好相反,类似于较宽地方的流水,流速较上表面的气流慢。根据流体力学的基本原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高,换一句话说,就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了飞机的升力。
简单来说,飞机向前飞行得越快,机翼产生的气动升力也就越大。当升力大于重力时,飞机就可以向上爬升;当升力小于重力时,飞机就可以降低高度。
  当飞机的机翼为对称形状,气流沿着机翼对称轴流动时,由于机翼两个表面的形状一样,因而气流速度一样,所产生的压力也一样,此时机翼不产生升力。但是当对称机翼以一定的倾斜角(称为攻角或迎角)在空气中运动时,就会出现与非对称机翼类似的流动现象,使得上下表面的压力不一致,从而也会产生升力。
 
 
机翼的各部分装置介绍
 副翼(Aileron): 
副翼是指安装在机翼翼梢后缘外侧的一小块可动的翼面。为飞机的主操作舵面,飞行员操纵左右副翼差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做横滚机动。翼展长而翼弦短。副翼的翼展一般约占整个机翼翼展的1/6到1/5左右,其翼弦占整个机翼弦长的1/5到1/4左右。
飞行员向左压驾驶盘,左边副翼上偏,右边副翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右副翼上偏,左副翼下偏,飞机向右滚转。
 
前缘缝翼(Leading Edge Slat)
前缘缝翼是安装在基本机翼前缘的一段或者几段狭长小翼,主要是靠增大飞机临界迎角来获得升力增加的一种增升装置。

前缘缝翼的剖面

前缘缝翼的作用主要有两个:
一是延缓机翼上的气流分离,提高了飞机的临界迎角,使得飞机在更大的迎角下才会发生失速;
二是增大机翼的升力系数。其中增大临界迎角的作用是主要的。这种装置在大迎角下,特别是接近或超过基本机翼的临界迎角时才使用,因为只有在这种情况下,机翼上才会产生气流分离。
现代客机的前缘缝翼没有专门的操纵装置,一般随襟翼的动作而随动,在飞机即将进入失速状态时,前缘缝翼的自动功能也会根据迎角的变化而自动开关。
在前缘缝翼闭合时(即相当于没有安装前缘缝翼),随着迎角的增大,机翼上表面的分离区逐渐向前移,当迎角增大到临界迎角时,机翼的升力系数急剧下降,机翼失速。当前缘缝翼打开时,它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙,下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面,增大了上翼面附面层中气流的速度,降低了压强,消除了这里的分离旋涡,从而延缓了气流分离,避免了大迎角下的失速,使得升力系数提高。


  
附:关于失速机翼能够产生升力是因为机翼上下存在着压力差。但是这是有前提条件的,就是要保证上翼面的的气流不分离。
如果机翼的迎角大到了一定程度,机翼相当于在气流中竖起的平板,由于角度太大,绕过上翼面的气流流线无法连贯,会发生分离,同时受外层气流的带动,向后下方流动,最后就会卷成一个封闭的涡流,叫做分离涡。像这样旋转的涡中的压力是不变的,它的压力等于涡上方的气流的压力。所以此时上下翼面的压力差值会小很多,这样机翼的升力就比原来减小了。到一定程度就形成失速,对应的机翼迎角叫做失速迎角或临界迎角。

 
襟翼(Flap):襟翼是安装在机翼后缘内侧的翼面,襟翼可以绕轴向后下方偏转,主要是靠增大机翼的弯度来获得升力增加的一种增升装置。
当飞机在起飞时,襟翼伸出的角度较小,主要起到增加升力的作用,可以加速飞机的起飞,缩短飞机在地面的滑跑距离;当飞机在降落时,襟翼伸出的角度较大,可以使飞机的升力和阻力同时增大,以利于降低着陆速度,缩短滑跑距离。

在现代飞机设计中,当襟翼的位置移到机翼的前缘,就变成了前缘襟翼。前缘襟翼也可以看作是可偏转的前缘。在大迎角下,它向下偏转,使前缘与来流之间的角度减小,气流沿上翼面的流动比较光滑,避免发生局部气流分离,同时也可增大翼型的弯度。

  

前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。一般的后缘襟翼有一个缺点,就是当它向下偏转时,虽然能够增大上翼面气流的流速,从而增大升力系数,但同时也使得机翼前缘处气流的局部迎角增大,当飞机以大迎角飞行时,容易导致机翼前缘上部发生局部的气流分离,使飞机的性能变坏。如果此时采用前缘襟翼,不但可以消除机翼前缘上部的局部气流分离,改善后缘襟翼的增升效果,而且其本身也具有增升作用。

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报考学院待录取

发表于 2011-9-21 14:37:42 |显示全部楼层
受教了 谢谢分享。
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航院新生

发表于 2014-11-4 16:58:13 来自手机 |显示全部楼层
学习了                                                                  
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报考学院待录取

发表于 2017-1-7 15:29:35 |显示全部楼层
厉害了我的锅!非常详细。
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