我们知道机翼之所以能够产生升力,是因为受机翼的形状及迎角的影响,使得机翼上下表面的空气流动速度不一致。其中机翼下表面是迎风面,空气流动速度较慢而压强较高,这个正压区就会形成向上的托举力;机翼上表面是背风面,空气流动速度较快而压强较低,这个负压区也会形成向上的吸附力。
机翼下方空气的上举力和机翼下方空气的上吸力共同作用,就构成了机翼的升力,其中机翼下方空气的上举力约占机翼升力的30%,而机翼上方空气的上吸力约占机翼升力的70%,由此可见机翼上方所产生的吸力风是机翼能够正常产生升力的最关键因素。
但是机翼上方吸力风的产生并不是无条件的,这个条件就是机翼上方的空气必须要顺着翼面方向流动,而不能发生严重的分离。那么为什么有时候机翼上方的气流会发生分离呢?原来气流要想顺着机翼表面流动,就必须要克服粘性力和压力差。
所有的流体中都存在一种阻止其自由流动的倾向,这是由组成流体的分子之间的相互作用导致的,这就是所谓的粘性力。空气作为一种流体自然也不例外,虽然空气分子之间的粘性比浆糊分子之间的粘性小得多,但你也可以将空气视为极其稀薄的浆糊。而空气粘性力亦可以被视为空气与机翼表面的摩擦力,这种摩擦力使得机翼表面附近受影响的空气流速比上方不受影响的部分流速慢,这部分流速较慢的区域我们称其为“边界层”或者“附面层”。
粘性力还不是阻碍空气在机翼表面流动的全部因素,当空气流过机翼隆起的上表面时,就像是河水流到了河道收窄的地方,于是空气流速渐渐加快,而压强随着减少。由于在这个过程中气流是从压力高的地方向压力低的地方流动,所以在这种顺压的帮助下,气流可以轻松克服粘性力的影响,并且还能不断加速。
而当气流通过了流道最窄的地方之后,流道重新开始加宽,气流速度随之减慢,而压力也会随之上升。这时气流的流动不仅没有了顺压的帮助,还要同时克服粘性和逆压。如果气流的能量不足以克服这种双重障碍,它就不会再老老实实顺着翼面流动了。这时机翼表面的边界层就会卷曲起来,形成一个封闭的分离涡。
那么我们经常说的“失速”又是怎么一回事呢?原来当机翼迎角逐渐增大时,机翼上方的最低压力点就会向前移动,最低压力点的前移又会带动气流分离点的前移。如此下去,当机翼迎角达到某个值时,我们就会看到气流的分离点直接移动到了机翼前缘,此时机翼上表面的吸力风就完全消失了,机翼升力就会大大下降,此时机翼的迎角就是“失速临界迎角”。
所以想要提高
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