飞机的阻力

飞机的阻力

大家对阻力都很熟悉。可以说阻力和升力是形影不离的。模型飞机在空中飞行，除了产生升力以外，也产生阻力，这种阻力和飞行方向相反，阻碍模型前进。飞行阻力越大，飞机飞得越慢，因此我们要了解阻力产生的原因，再想办法去克服它或减小它。

按照阻力产生的原因，可以把它分为4类，即:摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。这4类阻力中，前面3种是主要的，摩擦阻力占整个阻力的35%～40%，压差阻力占15%～20%，诱导阻力占30%～40%。因为各种阻力的产生会随着模型飞机的大小、速度的快慢、装配的位置、迎角的改变等条件而变化。这些数字，只是大体上表明各种阻力在模型飞机的阻力中所占的比例。下面就分别讨论各种阻力。

摩擦阻力

模型飞机的周围都是空气，模型飞机飞行时和空气发生相对运动，就会产生摩擦阻力。事实上，在最靠近物体表面的一层薄空气是流动较慢的，这是空气分子被物体表面粘住的缘故。

摩擦阻力的大小，决定于空气的黏性、模型飞机表面光滑程度和与空气接触面积的大小。要改变空气的黏性，实际是办不到的。一般，减少摩擦阻力主要从表面光滑着手。对模型的表面要仔细加工，苎纸要平整，不能有皱纹，在苎纸后，刷上透布油，可以使表面更光滑;苎纸的地方，不能透气，以减少摩擦阻力。

压差阻力

将一块平板垂直地放在水平流动的气流之中，如图2－8，平板的前面正对着迎面吹来的气流，气流受到平板的阻碍，速度急剧的减慢，压强大大增加。而被平板分开的气流，绕过平板后，来不及聚拢，形成一个很大的涡流区，涡流区的压强很小，这样平板的前后就产生了压强差，形成了压差阻力。

图2－8　气流流过垂直平板的流线

(1)压差阻力的大小，主要取决于物体的正面面积(即物体正对着风的最大截面积)、物体的形状以及物体相对气流的位置。正面面积越大，压差阻力也越大。

(2)如果物体的正面面积相同，而形状不同，它们的阻力是有很大差别的，一块圆柱体在空气中运动的压差阻力假设等于1的话，那么，截面积和它相等的流线型物体的压差阻力是它的1/ 25，如图2－9。这是因为气流流过流线型物体时，可以逐步地减低速度，汇拢成原来的流线，减少了物体后部的涡流区。机翼弧形翼型就是类似的流线型，所以压差阻力就比较小。

图2－9　不同形状的阻力

(3)压差阻力还跟物体与相对气流的位置有关。如果把机翼平行地放在气流中(即迎角等于零，气流流过机翼时，后部形成的涡流区比较小，因此压差阻力也小。当机翼有个迎角时，机翼后部的涡流区也稍有增加。当机翼迎角增大到某一角度时，气流很早就分离形成很大的涡流区，这样压差阻力就急剧增加，升力也急剧下降，这就形成了所谓的“失速”现象，如图2－10。

图2－10　不同迎角的阻力

诱导阻力

诱导阻力是随着升力而产生的，或者说由升力“诱导”而产生的，所以称诱导阻力。

当机翼产生升力时，由于机翼下表面的压力大，机翼上表面的压力小，所以机翼下表面的气流，力图通过翼尖外面向上表面流动，于是，翼尖部分的气流发生扭转，形成翼尖涡流。翼尖涡流，使流过机翼的空气向下倾斜的方向流去。垂直于倾斜方向的升力，按照力的平行四边形分解法，只有垂直于飞行方向的分力，还起着升力的作用，而平行于飞行方向上的分力，则起着阻力作用，这部分阻力就是诱导阻力，如图2－11。

图2－11　诱导阻力的产生

飞行中迎角增大，升力增大，诱导阻力也增大，当然不能用减少升力的办法来减少诱导阻力，因为这样反而得不偿失。

诱导阻力和展弦比有密切的关系，大展弦比的机翼，诱导阻力较小，但展弦比过大，模型强度和结构也就很难保证。牵引模型滑翔机的展弦比一般在12～15之间。

诱导阻力和机翼的平面形状也有关系。长方形机翼的诱导阻力大，梯形次之，椭圆形机翼诱导阻力最小，由于椭圆形机翼制作极不方便，一般很少使用。为了减少诱导阻力，便于制作，翼尖一般都做成梯形的。

干扰阻力

物体与物体靠近时，它们的阻力就比原来单个物体的阻力大。比如，机翼和机身，尾翼和机身结合处的阻力就比机翼、尾翼和机身单独存在的阻力大。这是因为气流流过物体结合处时，气流被扰动而成为不稳定的气流了。这种因物体相互靠近，产生的阻力叫干扰阻力。在制作模型飞机时，把沿结合处的地方做成圆弧形，这样，减少了干扰阻力，又能增强结合处的强度。干扰阻力，一般只占整个阻力的5%～10%。