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无人机为什么能够飞起来

 

在机翼上,压力最高的点(diǎn)也就是所(suǒ)谓(wèi)的驻点,在(zài)驻点处是空(kōng)气与前缘(yuán)相遇的地方。空气相对(duì)于机(jī)翼的(de)速度减小到零,由(yóu)伯努利(lì)定理知道(dào)这是压(yā)力最大的点。上翼面和(hé)下翼面的空气必须从这个点(diǎn)由静止加(jiā)速离开。在一(yī)个迎角为零(líng)、完全对称的机翼上(shàng),从驻点开始,流(liú)经上下表面的气流速度(dù)是相同的(de),所以(yǐ)上下表面的压力变化也是完全相同的。这和在狭长截(jié)面的文(wén)氏管中的流动(dòng)是相(xiàng)似的,在流速达(dá)到最大(dà)点,其压力达到最低。在(zài)这(zhè)个最低(dī)压力(lì)点之后,两(liǎng)个(gè)表面的流速同时降低。空气最(zuì)终必(bì)定要(yào)回到(dào)主来流当中,压力也恢复到正常。由于上下(xià)表面的速(sù)度和压(yā)力特性是(shì)相同的,所(suǒ)以(yǐ)这种状态的机翼不会产生升力(lì)。

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如果对称机翼相(xiàng)对来流旋转(zhuǎn)了一个迎角,驻点就会稍稍向前(qián)缘的下表面移动(dòng),并且流经上下表面的空气流动(dòng)情况(kuàng)也发生(shēng)的改变(biàn),流经上表面的空气被迫多走了一段距离,在(zài)上下表面,空(kōng)气(qì)仍然有一(yī)个从(cóng)驻点(diǎn)加速离开的过程(chéng),但是下表(biǎo)面的最高(gāo)速度要小于上表面(miàn)的最高速度。因(yīn)此,机翼下表(biǎo)面的压力就比上表面的压力大,升力由此产(chǎn)生。所以,知道(dào)旋转一个正的迎角,对称翼型完全能够产生升力。

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一(yī)个有(yǒu)弯(wān)度的翼型展示了与对称翼(yì)相似的(de)速度和压力(lì)分布,但(dàn)是由于翼型(xíng)存在弯曲,尽管弦线的位置可能是几何零迎(yíng)角,平均压(yā)力和升力与对称翼型仍然存在差异。

在某些几(jǐ)何迎角(jiǎo)为负的位(wèi)置(zhì)上,上下表面的平均压力是可能相等的(de),因此有(yǒu)弯度翼型(xíng)存在一(yī)个零升迎(yíng)角,这(zhè)是翼型(xíng)的(de)气动力零点(diǎn)。尽管(guǎn)在这个迎角下没(méi)有产生升力,但由于翼(yì)型弯度存(cún)在,上(shàng)下面的流动特征是不一样的。因此,尽(jìn)管上下表面没有平均压力差,在翼表(biǎo)面上却会产生不平衡并导(dǎo)致俯仰(yǎng)力矩的产生,这个力矩在飞行器配平中非常重(chóng)要。

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升力系数有一个(gè)非常明确的极限值。如果迎角太大或是弯曲度增加(jiā)太多,流(liú)线就会被破坏并且流动从(cóng)机翼上分(fèn)离(lí)。分离剧(jù)烈地改变了上下表(biǎo)面的(de)压(yā)力差,升力被大幅(fú)度降低,机(jī)翼处于失速状态。

气流分离在(zài)小范围内是一种普遍的现(xiàn)象。在上(shàng)表面(miàn),流动(dòng)可能在后(hòu)缘前某个地方就分离了,气流在上下表面都可能(néng)分离,但(dàn)是有可再附着。这就(jiù)是所谓的(de)气泡(pào)分离(lí)。

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