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无人机为什么能够(gòu)飞起来

 

在机翼上,压力(lì)最高的(de)点也就是所谓的驻点,在驻点处是空气与(yǔ)前缘相遇的地(dì)方。空气相对(duì)于机翼的速度(dù)减小到零,由伯努利(lì)定理(lǐ)知道这(zhè)是压力最大的点。上(shàng)翼面和下翼面(miàn)的空气必须从这个点(diǎn)由静止(zhǐ)加速离(lí)开。在一(yī)个迎角为零、完全对称的机翼上,从驻点开始,流经上下表面的(de)气(qì)流速度是相同的(de),所以上下表(biǎo)面的压力变化也是完全相同(tóng)的。这和在狭长截面(miàn)的文氏(shì)管(guǎn)中的流动是相(xiàng)似(sì)的,在流速(sù)达到最大点,其(qí)压(yā)力达到(dào)最低。在这个最低压力点之后,两个(gè)表面的流速同时(shí)降低。空气最终(zhōng)必定要回到主来(lái)流当(dāng)中,压(yā)力也恢复到正常。由于(yú)上下表面的速度和压力特性(xìng)是相同(tóng)的,所以这种状态的机翼不会产生升(shēng)力。

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如果(guǒ)对(duì)称机翼相对来流旋转了一个迎角,驻点就会稍稍向前缘的下表面移动,并且流经上下(xià)表面的空气流动情况也发生的改变,流经上表面的空(kōng)气被迫多走(zǒu)了一(yī)段距离,在(zài)上下表面,空气仍(réng)然有一个从驻点加速离开的过程,但是下表面的最高(gāo)速度(dù)要小于上表面的最高速(sù)度。因此,机(jī)翼下表面的压力就(jiù)比上表面的压力大(dà),升力由此产(chǎn)生(shēng)。所以(yǐ),知道旋转一个(gè)正(zhèng)的迎(yíng)角,对称翼型完(wán)全能够产生升力。

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一个(gè)有(yǒu)弯(wān)度的翼型展示了(le)与对称翼相似的速度(dù)和压力(lì)分布,但是由于翼型(xíng)存在(zài)弯曲,尽管弦线的位(wèi)置可能是(shì)几何零迎角,平(píng)均压力和升力(lì)与对称(chēng)翼型仍然存在差异。

在某(mǒu)些(xiē)几何迎角为负的位置上,上下表面的平均压(yā)力是可能(néng)相(xiàng)等的,因此有(yǒu)弯(wān)度翼(yì)型(xíng)存在一个零升(shēng)迎角,这是翼(yì)型的气动力(lì)零点。尽管在这个(gè)迎角下没有(yǒu)产生升力,但由于翼型弯度(dù)存在,上下面的流(liú)动特征是不(bú)一样的。因此,尽管上下表面没有平均压力(lì)差,在(zài)翼表(biǎo)面上却(què)会产生不平衡并导致俯仰力(lì)矩的产生,这个力矩在飞行器(qì)配平中非常(cháng)重要。

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升力系数有一个非常明确(què)的极限值。如果迎角太大或是弯曲(qǔ)度增加太多,流线(xiàn)就会(huì)被破坏并且流动(dòng)从机(jī)翼(yì)上分离。分离剧(jù)烈(liè)地改变了上下(xià)表面(miàn)的压力差,升力被大幅度降低,机翼处于失(shī)速(sù)状(zhuàng)态。

气流分离在小范围内是一(yī)种普遍(biàn)的现象(xiàng)。在上(shàng)表(biǎo)面,流动可能在后缘前某个地方就分离了,气流在上下表面都可能分离,但是有可再附着。这就是所谓的(de)气泡(pào)分离。

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