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无(wú)人机为什么能够飞(fēi)起来

 

在机翼上,压力最高的点也就是所谓的驻点,在驻点(diǎn)处是(shì)空(kōng)气与前缘相遇的地(dì)方。空气(qì)相对于(yú)机翼的速度(dù)减小到零,由伯(bó)努(nǔ)利定理知道(dào)这(zhè)是压(yā)力最大的点。上(shàng)翼面和下翼面的空气必须从这个点由(yóu)静止加(jiā)速离开。在(zài)一个迎(yíng)角为零、完(wán)全(quán)对称的机翼(yì)上(shàng),从驻点开始,流经(jīng)上下表面的气流速度是相(xiàng)同的,所以上下表(biǎo)面的压力变(biàn)化也(yě)是完全相同的。这和(hé)在狭长截面的文氏(shì)管中的流动是相似的,在流速达到(dào)最大点(diǎn),其压力达到最低。在(zài)这个最低压力点之后,两个表面的(de)流速同时降低。空气最终必定要回到主来流当中,压(yā)力也恢复到正常。由于上下表面的速度和压(yā)力特性是相同的,所(suǒ)以这种状态(tài)的机翼不会产生升力。

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如(rú)果对称机翼(yì)相对来(lái)流旋转了一个(gè)迎角,驻点就(jiù)会稍稍向前缘(yuán)的(de)下表(biǎo)面移(yí)动(dòng),并且流经上下表面的(de)空气流动情况也发生的改变,流经上表(biǎo)面(miàn)的空气被迫多(duō)走了一(yī)段距离,在上(shàng)下表面,空气仍然有(yǒu)一个从驻点加速离开的(de)过程,但(dàn)是下表面的最高(gāo)速度(dù)要小于(yú)上表面的最高速度。因(yīn)此,机(jī)翼(yì)下表面的压力就比上表面的(de)压力大,升(shēng)力由此产生(shēng)。所以,知道旋转一个正的迎角,对称翼型完全能够产生升力。

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一个有弯度的翼(yì)型展(zhǎn)示(shì)了与对称翼相似的速度和压(yā)力分(fèn)布,但是由于翼型(xíng)存(cún)在弯曲,尽(jìn)管(guǎn)弦(xián)线的(de)位置可能是几何零迎角(jiǎo),平均(jun1)压(yā)力和(hé)升力与(yǔ)对称翼型(xíng)仍然存在差(chà)异。

在某(mǒu)些几何迎角为负的位置上,上下表面的平(píng)均(jun1)压力是(shì)可能相等的,因此有弯度翼型(xíng)存在一个零升(shēng)迎角,这是翼型的气(qì)动力(lì)零点。尽管在(zài)这个迎角下没有产生升力,但由于(yú)翼型弯度存(cún)在(zài),上下面的流动特征是不一样的。因此,尽(jìn)管上下表(biǎo)面没有平均压力差(chà),在翼表面上(shàng)却会产生不平衡并导致(zhì)俯仰力矩的产生,这个力矩在飞行器(qì)配平(píng)中非(fēi)常重要。

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升力(lì)系数有一个非常(cháng)明确的极限值。如果迎(yíng)角太大或是弯曲度增加太多,流线就会(huì)被破坏并且流动从机翼上分离。分离(lí)剧烈地(dì)改变了上下表面的压力差,升(shēng)力被大幅度降(jiàng)低,机翼处于失速状态。

气流分离在小范围内是一种普遍的(de)现象。在上表面,流(liú)动可能在后缘前某个地方(fāng)就分离了,气流在上下表面(miàn)都可能分(fèn)离,但是有可再附着。这就(jiù)是所谓的气泡分离(lí)。

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