航模基础知识空气动力学
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无人机的空气动力学模型随着航空技术的不断发展,无人机的应用已经越来越广泛。
无人机不但可以用于军事,还可以用于农业、测绘、航拍等领域。
然而,无人机在空中飞行时,需要考虑许多复杂的因素,比如风力、空气密度等,才能够保证安全、稳定地飞行。
因此,了解无人机的空气动力学模型是非常重要的。
1. 空气动力学基础知识在了解无人机的空气动力学模型之前,首先需要掌握一些基础知识。
空气动力学是研究飞行器在空气中受到的各种力及其影响的科学。
飞行器在空气中前进时,会遇到空气的阻力、升力等力,这些力都是由空气对飞行器的作用力造成的。
因此,了解空气的物理性质和对飞行器产生的影响是非常重要的。
2. 在实际应用中,无人机的空气动力学模型主要是由以下几个因素组成。
(1)飞行器外形无人机的外形对空气动力学模型有着重要的影响。
空气流经飞行器时,会产生阻力、升力等力,这些力与飞行器的外形密切相关。
因此,在进行无人机设计时,需要考虑外形对空气动力学模型产生的影响。
(2)空气密度空气密度是影响无人机空气动力学模型的重要因素。
空气密度越大,对无人机的升力和阻力的影响越大。
因此,当无人机在高海拔地区飞行时,需要考虑空气密度的变化对空气动力学模型的影响。
(3)风速和风向无人机在空中飞行时,受到风速和风向的影响较大。
风速越大,对无人机的阻力和升力的影响也越大。
因此,在进行无人机设计和飞行计划时,需要考虑风速和风向对无人机空气动力学模型的影响。
(4)攻角攻角是指飞行器的翼面与相对风之间的角度。
攻角对无人机的升力和阻力都有影响。
攻角越大,飞行器产生的升力也越大,但是如果攻角过大,飞行器就会失速。
因此,飞行器在不同飞行阶段需要选择不同的攻角。
3. 空气动力学模型的应用了解无人机的空气动力学模型,可以帮助我们更好地设计和控制无人机的飞行。
例如,在进行无人机的飞行计划时,需要考虑风速和风向对无人机的影响,以确保飞行的安全性和稳定性。
此外,在进行无人机设计时,需要根据空气动力学模型对外形、攻角等因素进行合理的选择和设计,以满足实际的应用需求。
理解飞行物体的空气动力学飞行物体的空气动力学是研究飞行物体在空气中运动时所受到的力学原理和规律的学科。
在飞行器设计和飞行控制中,了解和掌握空气动力学是至关重要的。
本文将介绍飞行物体的空气动力学原理和相关概念。
一、空气动力学基础1.1 空气动力学的定义空气动力学是研究空气中物体运动时所受到的力学原理和规律的学科。
它主要研究飞行器在空气中的运动、空气对飞行器的作用力以及飞行器的稳定性和操纵性等问题。
1.2 空气动力学的重要性空气动力学对于飞行器的设计、性能评估和飞行控制都具有重要意义。
通过研究空气动力学,可以优化飞行器的外形设计,提高飞行器的升力和阻力性能,降低飞行器的能耗和噪音。
同时,空气动力学还可以帮助飞行器实现稳定的飞行和精确的操纵。
二、空气动力学原理2.1 升力和阻力升力是指垂直于飞行器运动方向的力,它使飞行器能够克服重力并保持在空中飞行。
升力的产生主要依靠飞行器的机翼。
当飞行器在空气中运动时,机翼上的气流会产生上升的力,从而产生升力。
阻力是指与飞行器运动方向相反的力,它阻碍飞行器的运动。
阻力的产生主要与飞行器的外形和速度有关。
当飞行器的速度增加时,阻力也会增加。
2.2 升力和阻力的计算升力和阻力的计算可以通过空气动力学的公式来进行。
升力的计算公式为L=0.5ρv²SCL,其中L为升力,ρ为空气密度,v为飞行速度,S为机翼面积,CL为升力系数。
阻力的计算公式为D=0.5ρv²SCD,其中D为阻力,ρ为空气密度,v为飞行速度,S为飞行器的参考面积,CD为阻力系数。
2.3 升力和阻力的影响因素升力和阻力的大小受到多个因素的影响。
其中,升力主要受到机翼的形状、攻角和气动特性等因素的影响。
阻力主要受到飞行器的外形、速度和粗糙度等因素的影响。
三、飞行器的稳定性和操纵性3.1 飞行器的稳定性飞行器的稳定性是指飞行器在受到外界扰动时能够自动恢复到平衡状态的能力。
飞行器的稳定性主要受到重心位置、机翼和尾翼的设计以及飞行器的质量分布等因素的影响。
航模飞行原理航模飞行是一项有趣且挑战性的运动,它需要飞行员对飞行原理有深入的了解和掌握。
本文将介绍航模飞行的原理,帮助飞行爱好者更好地理解飞行过程中的各种现象和规律。
首先,我们来了解一下航模飞行的基本原理。
航模飞行主要依靠空气动力学原理来实现。
当航模飞机在空中飞行时,它受到来自空气的阻力和升力的作用。
而这些作用力是由飞机的机翼和螺旋桨等部件产生的。
机翼是飞机上最重要的部件之一,它的形状和结构对飞机的飞行性能起着至关重要的作用。
机翼的上表面比下表面要凸出,这样就形成了一个较大的压力差,从而产生了升力。
同时,机翼的前缘比后缘要更加圆滑,这有利于减小阻力,提高飞机的飞行效率。
除了机翼外,螺旋桨也是航模飞机的重要部件之一。
螺旋桨通过旋转产生推力,推动飞机向前飞行。
螺旋桨的叶片角度和旋转速度对飞机的飞行速度和稳定性有着重要的影响。
在飞机起飞和降落的过程中,升力和重力之间的平衡是非常关键的。
当飞机的速度达到一定值时,机翼产生的升力将超过重力,飞机就可以离开地面起飞。
而在降落过程中,飞机需要逐渐减小速度,使得升力和重力重新达到平衡,安全地着陆在地面上。
此外,航模飞机的操纵也是基于飞行原理来实现的。
飞机的操纵通过改变机翼和尾翼的姿态来实现,从而改变飞机的飞行方向和姿态。
飞机的横滚、俯仰和偏航运动都是通过操纵飞机的控制面来实现的。
总的来说,航模飞行的原理是基于空气动力学原理的。
飞机的机翼和螺旋桨等部件通过产生升力和推力来实现飞行。
飞机的起飞、飞行和降落都是基于升力和重力之间的平衡来实现的。
飞机的操纵也是通过改变飞机的姿态来实现各种飞行动作。
希望通过本文的介绍,读者能够对航模飞行的原理有更深入的了解,并且能够更好地掌握飞行技巧,享受飞行带来的乐趣。
航模飞行是一项需要不断学习和实践的运动,希望大家能够在飞行中不断提升自己的技术水平,享受飞行带来的快乐。
空气动力学基础知识什么是空气动力学空气动力学是力学的一个分支,研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。
以下是由店铺整理关于空气动力学基础知识的内容,希望大家喜欢!空气动力学的分类通常所说的空气动力学研究内容是飞机,导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、温度、压力和密度等参量的变化规律,飞行器所受的升力和阻力等空气动力及其变化规律,气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。
从这个意义上讲,空气动力学可有两种分类法:1)根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度,空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。
通常大致以400千米/小时(这一数值接近于地面1atm,288.15K下0.3Ma的值)这一速度作为划分的界线。
在低速空气动力学中,气体介质可视为不可压缩的,对应的流动称为不可压缩流动。
大于这个速度的流动,须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。
这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
2)根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性,空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
除了上述分类以外,空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。
例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。
空气动力学的研究内容在低速空气动力学中,介质密度变化很小,可视为常数,使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、升力线理论、升力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动,无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程,研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法,普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法,在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动,无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。
在超声速流动中,基本的研究内容是压缩波、膨胀波、激波、普朗特-迈耶尔流动(压缩波与膨胀波的基本关系模型及其函数模型)、锥型流,等等。
飞行器空气动力学模拟技术随着科技的不断进步和人类文明的不断发展,航空航天技术也越来越成熟。
飞行器作为人类探索太空、通行天际的重要工具,其研发和设计正变得越来越复杂和细致。
在飞行器的设计和制造过程中,空气动力学是一个非常重要的领域,而飞行器空气动力学模拟技术则是这个领域中不可或缺的一部分。
一、飞行器空气动力学模拟技术的基本概念飞行器空气动力学模拟技术是指利用数学模型和计算机仿真技术,对飞行器在空气环境中的运动和受力情况进行模拟和仿真。
通过飞行器的空气动力学模拟,可以对飞行器的设计、制造和飞行过程进行全面的分析和评估。
同时,重点为流体的流场的计算,进而预测飞行器的表现。
空气动力学模拟技术的出现,既可以提高飞行器的性能指标,又可以降低飞行器的制造和试飞成本。
二、飞行器空气动力学模拟技术的应用飞行器空气动力学模拟技术的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1.飞行器的设计和制造在飞行器的设计和制造过程中,空气动力学模拟技术可以对飞行器的气动特性进行精确和全面的分析。
通过模拟,可以为飞行器的设计提供重要的参考和指导,帮助优化飞行器的设计方案,提高空气动力性能和安全性能。
2.飞行器的性能评估通过飞行器在空气动力学模拟中获得的静态特性和动态特性数据,可以对飞行器的性能进行科学和全面的评估。
在实际飞行过程中,还可以对飞行器的气动力性能进行验证和修正,为飞行提供可靠的基础参考。
3.飞行器的故障排查和修理在飞行器的运用过程中,可能会出现各种各样的故障和损伤,这些问题需要及时排查和修复。
空气动力学模拟技术可以帮助确定损伤范围和损伤程度,为故障排查和修复提供重要的依据和指导。
4.飞行器的教育培训为了提高飞行器设计和制造的质量和水平,飞行器的教育培训显得非常重要。
空气动力学模拟技术可以作为教育和培训的工具,帮助学生和从业人员深入了解飞行器的气动学原理和运动规律,提高其专业素质和技能水平。
三、飞行器空气动力学模拟技术的未来发展趋势随着科技的不断进步,飞行器空气动力学模拟技术的未来发展趋势也呈现出以下几个特点:1.多学科交叉未来的飞行器空气动力学模拟技术不再限于气动学领域,而要向多学科交叉发展。
学航模零基础系列教程之空气动力学(三)CattleCattle带您进入航模的世界!Cattle与您一路同行,让我们从今天开始吧!(参考Martin Simons的 Model Aircraft Aerodynamics 4th)第二章伯努利定理当空气遇到任何物体,比如机翼,空气就会产生偏转,一些空气从机翼上表面通过,一些机翼从下表面通过。
在这个流动过程中会产生复杂的速度和压力变化,要产生升力,上下表面必须存在压差才可以。
伯努利定律:P + 1/2Ρv^2 = 常数经过任何物体的流动,只要是流线型的流动,就会产生相似的流体变形,同时伴随着速度和压力的变化。
升力来源在机翼上,压力最高点就是所谓的驻点,在驻点处是空气与前缘相遇的地方。
空气相对于机翼的速度减小到零,由伯努利定理知道该点压力最大。
上翼面和下翼面的空气必须从这个店由静止加速离开。
在一定的来流速度下,如果对称翼型的迎角增大的话,上下表面的压力差会一直增大到某个值。
一个有弯度的翼型,尽管弦线位置可能是几何零迎角,但平均压力和升力与对称翼型仍存在差异。
在某些几何迎角为负的位置上,上下表面的评价压力是可能相等的,因此大弯度翼型存在一个零升迎角,这是翼型的气动力零点。
尽管在这个迎角下没有产生升力,由于翼型弯度的存在,上下表面的特征是不一样的。
升力系数有一个明确的极限值。
如果迎角太大或是弯度增加太多的话,流线型就会被破坏并流动从机翼上分离。
分离改变了上下表面的压力差,升力被大幅度降低,机翼处于失速状态。
气流分离在小范围内是一种普遍现象,气流在上下表面可能分离液可能分离后再附着。
这就是所谓的“气泡分离”。
环流和附着涡气流以一定的角度流经翼型时会出现偏转,导致翼型前方的上洗和后方的下洗。
这个偏转的出现打破了气流的平衡。
流线的运动就像是一团旋转的空气柱,即一个涡,这样的涡将导致流动的偏转、上洗、下洗。
涡旋转速度的大小将决定产生多大的升力。
实际上流经翼型上下表面的气流并不会转圈,很多实验表面这个旋转的涡确实能产生升力。
航模的基本原理和基本知识航模是一种模拟真实飞行的模型飞机,其基本原理和基本知识包含以下几个方面:一、模型飞行原理:1.大气动力学原理:航模飞行时受到气流的作用,包括升力、阻力、重力和推力等力的相互作用。
模型飞机需要通过翼面产生升力来维持飞行高度,并通过推力提供动力。
2.控制原理:航模飞机通过控制表面(如方向舵、升降舵、副翼等)的运动来改变其姿态和方向。
操纵杆和舵机通过电子信号传输,实现对控制表面的精确控制。
3.飞行稳定原理:航模飞行过程中需要保持一定的稳定性。
包括静稳定和动态稳定两个方面。
定翼航模通过设置翼面的远心点位置来实现静态稳定性,而控制面的设计和操纵杆的操作则保证动态稳定。
二、模型飞机的组成部分及功能:1.机身:模型飞机的主要结构,包括机翼、机身和尾翼。
机身主要用于容纳电子设备和动力系统。
2.机翼:模型飞机的升力产生部分,具有翼型、翼展和翼面积等特征,通过改变翼面的攻角来产生升力。
3.尾翼:包括升降舵、方向舵和副翼。
升降舵用于控制模型飞机的上升和下降,方向舵用于控制模型飞机的左右转向,副翼用于控制模型飞机的横滚运动。
5.舵机:用于控制模型飞机的控制表面,将电子信号转换为机械运动。
6.遥控系统:遥控器和接收机组成的遥控系统用于控制模型飞机的姿态和方向。
三、航模飞行的基本知识:1.飞行理论:了解飞行原理、飞行姿态和飞行控制等相关理论知识,包括升力、阻力、重力、推力、迎角、侧滑等概念。
2.翼型知识:了解不同翼型的特征和表现,掌握常见的对称翼型、半对称翼型和弯曲翼型。
3.翼展和翼面积:翼展影响飞机的横向稳定性和机动性能,翼面积影响飞机的升力产生能力。
4.飞行控制知识:包括副翼、升降舵和方向舵的操作原理、机动动作和配平技巧等。
5.飞行安全知识:了解飞行场地的选择、飞行规则以及飞行器的安全性维护等方面的知识。
6.电子设备知识:了解遥控器、接收机、舵机、电机和电池等电子设备的基本原理和使用方法。
总结:航模的基本原理是依靠大气动力学原理和控制原理来模拟真实的飞行。
空气动力学知识点总结一、概述空气动力学是涉及空气对物体运动产生的力学现象的学科,是研究空气的流动和物体在空气中运动时所产生的力及其相互作用的学科。
空气动力学在现代工程设计、航空航天、交通运输、建筑设计、气象学等领域都有广泛的应用。
二、基本概念1.空气动力学基础学科:空气动力学是理论力学、气体力学、热力学、流体力学等多个领域交叉的学科。
2.气动力学:指空气运动对物体所产生的力学效应和物体所受的力学反作用。
3.机翼:是创造升力的部分,承受飞行器全部重量的部分。
4.升力:是指在流体中飞行的物体所受的上升力。
5.阻力:是指在流体中移动的物体所受的阻碍力。
三、空气动力学的应用1.飞行器在飞行器方面的应用,空气动力学的重要性相当突出。
要使飞机的设计、制造、试验及飞行达到令人安全放心的水平,必须依靠空气动力学的理论和方法。
2.轮船船的航行速度直接受到水流的阻力,而气体在飞行器上产生的阻力同样发生在船身上,空气动力学理论可用于轮船的设计和制造。
3.高速列车在铁路运输领域,高速列车的瞬息万变的空气动力学作用是影响其行驶稳定性和运输安全的重要因素。
4.建筑设计在建筑领域中,从设计建筑物的表面阻力与表面空气动力学特征,到楼宇的空气流体力学设计以及可持续建筑的改进,空气动力学在建筑设计上的作用愈发重要。
5.运动器材设计在运动器材设计方面,空气动力学可用于设计高尔夫球头、拉力器、船桨、滑翔机等不同型号和用途的器材。
四、空气动力学知识点总结1.空气动力学的研究对象,包括流体的流动状态、物体的运动状态以及流体和物体之间的相互作用。
2.气体的运动状态与流速、压力、温度和密度等相关。
3.常用的空气动力学运动模型,包括旋转圆盘模型、圆柱模型、球模型、机翼模型等。
4.空气动力学方程主要有牛顿运动定律、伯努利定理、连续性方程、动量守恒方程、热力学第一定律等。
5.空气动力学实验包含风洞实验,飞行器模型的地面试验,飞行器在空中的试飞试验等。
航模基础知识要点航模是指模仿真实飞机原理和结构,通过模型制作的飞行器。
它可以飞行、模拟飞行和进行相关实验,并在飞行过程中采集数据。
航模制作是一门综合性比较强的学科,需要涉及飞行原理、空气动力学、材料科学、机械工程等多个学科的知识。
下面是航模基础知识的要点介绍。
一、飞行原理:1.升力的产生:航模的飞行依靠翅膀产生的升力。
升力的产生与机翼的气动特性有关,如充气方式、翼型、机翼横断面、机翼悬挂方式等。
2.推力的产生:推力的产生与发动机和螺旋桨有关。
常见的推力方式有喷气推力和螺旋桨推力。
3.驱动方式:航模的驱动方式有遥控和自动驾驶两种。
遥控驱动需要通过遥控设备来控制航模的运动,而自动驾驶是指通过预设的程序或传感器来控制航模的运动。
二、材料科学:1.结构材料:航模的结构通常采用轻质材料,如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等,以实现轻量化和强度要求。
2.制造工艺:航模的制造工艺包括模具制作、材料选择、剪裁、分层和成型等。
模具的制作要求精度高,以保证航模的几何形状和表面光洁度。
3.节能材料:航模中还广泛应用了一些具有节能特性的材料,如空气动力学中的流线型设计、减阻材料等,以增加航模的飞行效率。
三、控制系统:1.操纵系统:航模的操纵系统包括遥控器、舵机、控制杆等。
通过操纵杆控制舵机的运动,进而控制航模的姿态。
2.自动控制系统:航模的自动控制系统通常包括航向控制、高度控制和速度控制等。
通过预设的程序或传感器来实现航模的自动控制。
四、空气动力学:1.升力与阻力:航模在飞行时会受到气流的作用,其中最重要的是升力和阻力。
升力使航模能够飞行,在设计航模时需要根据升力和重力平衡关系来确定机翼的形状和大小。
阻力会影响航模的速度和飞行续航能力,因此需要进行降低阻力的设计。
2.气动性能:航模的气动性能取决于机翼的几何形状、气动特性和航模的重量。
要提高航模的气动性能,需要注意机翼和机身的流线型设计,减小飞行阻力。
五、航模制作与调试:1.比例缩小:航模制作时需要考虑飞机模型与真实飞机的比例关系,以保证航模的结构和空气动力学特性与真实飞机相似。
航模基础知识空气动力学一章基础物理本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,如果你在学校已上过了或没兴趣学,请跳过这一章直接往下看。
第一节速度与加速度速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞加速度即速度的改变率,我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞,如果加速度是负数,则代表减速。
第二节牛顿三大运动定律第一定律:除非受到外来的作用力,否则物体的速度(v)会保持不变。
没有受力即所有外力合力为零,当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时飞机所受的合力为零,与一般人想象不同的是,当飞机降落保持相同下沉率下降,这时升力与重力的合力仍是零,升力并未减少,否则飞机会越掉越快。
第二定律:某质量为m 的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力F 并且发生在力的方向上。
此即著名的F=ma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个加速度,飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力,于是产生向前的加速度,速度越来越快阻力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不再增加,当然飞机此时早已飞在天空了。
第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反。
你踢门一脚,你的脚也会痛,因为门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平衡作用于飞机的力要刚好平衡,如果不平衡就是合力不为零,依牛顿第二定律就会产生加速度,为了分析方便我们把力分为X、Y、Z 三个轴力的平衡及绕X、Y、Z 三个轴弯矩的平衡。
轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞,升力由机翼提供,推力由引擎提供,重力由地心引力产生,阻力由空气产生,我们可以把力分解为两个方向的力,称x 及y 方向﹝当然还有一个z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中﹞,飞机等速直线飞行时x 方向阻力与推力大小相同方向相反,故x 方向合力为零,飞机速度不变,y 方向升力与重力大小相同方向相反,故y 方向合力亦为零,飞机不升降,所以会保持等速直线飞弯矩不平衡则会产生旋转加速度,在飞机来说,X 轴弯矩不平衡飞机会滚转,Y 轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z 轴弯矩不平衡飞机会俯第四节伯努利定律伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速较慢,静压力较大,两边互相较力,于是机翼就被往上推去,然后飞机就飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无法产生那么大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘我曾经在杂志上看过某位作者说飞机产生升力是因为机翼有攻角,当气流通过时机翼的上缘产生”真空”,于是机翼被真空吸上去﹝如图1-6﹞,他的真空还真听话,只把飞机往上吸,为什么不会把机翼往后吸,把你吸的动都不能动,还有另一个常听到的错误理论有时叫做***理论,这理论认为空气的质点如同子弹一般打在机翼下缘,将动量传给机翼,这动量分成一个往上的分量于是产生升力,另一个分量往后于是产生阻力﹝如图1-7﹞,可是克拉克Y 翼及内凹翼在攻角零度时也有升力,而照这***理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨子弹”,应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空。
伯努利定律在日常生活上也常常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了﹝如图1-8﹞,当压缩空气朝A 点喷去,A 点附近的空气速度增大静压力减小,B 点的大气压力就把液体压到出口,刚好被压缩空气喷出成雾状,读者可以在家里用杯子跟吸管来试验,压缩空气就靠你的肺了,表演时吸管不要成90 度,倾斜一点点,以免空气直接吹进管内造成皮托管效应,效果会更好。
第一节翼型介绍飞机最重要的部分当然是机翼了,飞机能飞在空中全靠机翼的浮力,机翼的剖面称之为翼型,为了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有,翼型的各部名称如﹝图3-1﹞,100 年来有相当多的单位及个人做有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有:1NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署﹝NASA﹞的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型是”四位数”翼型及”六位数”翼型,其中”六位数” 翼型是层流翼。
2易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。
3渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。
4哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速﹝低雷诺数﹞飞机翼型有一系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞﹝无遥控﹞模型非常适用。
5班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。
有些翼型有特殊的编号方式让你看了编号就大概知道其特性,如NACA2412,第一个数字2 代表中弧线最大弧高是2%,第二个数字4 代表最大弧高在前缘算起40%的位置,第三、四数字12 代表最大厚度是弦长的12%,所以NACA0010,因第一、二个数字都是0,代表对称翼,最大厚度是弦长的10%,但要注意每家命名方式都不同,有些只是单纯的编号。
因为翼型实在太多种类了,一般人如只知编号没有坐标也搞不清楚到底长什么样,所以在模型飞机界称呼翼型一般常分成以下几类﹝如图3-2﹞:1全对称翼:上下弧线均凸且对称。
82半对称翼:上下弧线均凸但不对称。
3克拉克Y 翼:下弧线为一直线,其实应叫平凸翼,有很多其它平凸翼型,只是克拉克Y 翼最有名,故把这类翼型都叫克拉克Y 翼,但要注意克拉克Y 翼也有好几种。
4S 型翼:中弧线是一个平躺的S 型,这类翼型因攻角改变时,压力中心较不变动,常用于无尾翼机。
5内凹翼:下弧线在翼弦在线,升力系数大,常见于早期飞机及牵引滑翔机,所有的鸟类除蜂鸟外都是这种翼型。
6其它特种翼型。
以上的分类只是一个粗糙的分类,在观察一个翼型的时候,最重要的是找出它的中弧线,然后再看它中弧线两旁厚度分布的情形,中弧线弯曲的方式、程度大至决定了翼型的特性,弧线越弯升力系数就越大,但一般来说光用眼睛看非常不可靠,克拉克Y 翼的中弧线就比很多内凹翼还弯。
第二节飞行中之阻力如何减少阻力是飞机设计的一大难题,飞行中飞机引擎的推力全部用来克服阻力,如果可以减少阻力则飞机可以飞得更快,不然可以把引擎改小减少重量及耗油量,拿现代私人小飞机与一次大战战斗机相比,引擎大约都差不多一百多匹马力,现代私人小飞机光洁流线的机身相对于一次大战战斗机整架飞机一堆乱七八糟的支柱与张线,现代飞机速度几乎是它前辈的一倍,所以减少阻力是我们设计飞机时需时时刻刻要注意的,我们先要了解阻力如何产生,一架飞行中飞机阻力可分成四大类:1磨擦阻力:空气分子与飞机磨擦产生的阻力,这是最容易理解的阻力但不很重要,只占总阻力的一小部分,当然为减少磨擦阻力还是尽量把飞机磨光。
2形状阻力:物体前后压力差引起的阻力,平常汽车广告所说的风阻系数就是指形状阻力系数﹝如图3-3﹞,飞机做得越流线形,形状阻力就越小,尖锥状的物体形状阻力不见得最小,反而是有一点钝头的物体阻力小,读者如果有机会看到油轮船头水底下那部分,你会看到一个大头,高级滑翔机大部9分也有一个大头,除了提供载人的空间外也是为了减少形状阻力。
3诱导阻力:机翼的翼端部因上下压力差,空气会从压力大往压力小的方向移动,部份空气不会规规矩矩往后移动,而从旁边往上翻,因而在两端产生涡流﹝如图3-4﹞,因而产生阻力,这现象在飞行表演时,飞机翼端如有喷烟时可看得非常清楚,你可以注意涡流旋转的方向﹝如图3-5﹞,﹝图3-6﹞是NASA 的照片,可看见壮观的涡流,因为这种涡流延伸至水平尾翼时,从水平尾翼的观点气流是从上往下吹,因此会减小水平尾翼的攻角,也就是说水平尾翼的攻角实际会比较小,﹝图3-6﹞只不过是一架小飞机,如像类似747 这种大家伙起飞降落后,小飞机要隔一阵子才能起降,否则飞入这种涡流,后果不堪设想,这种阻力是因为涡流产生,所以也称涡流阻力。
4寄生阻力:所有控制面的缝隙﹝如主翼后缘与副翼间﹞、主翼及尾翼与机身接合处、机身开孔处、机轮及轮架、拉杆等除本身的原有的阻力以外,另外衍生出来的阻力﹝如图3-7,3-8﹞。
本帖最后由沈淼章于2013-9-20 11:11 编辑一架飞机的总阻力就是以上四种阻力的总合,但飞机的阻力互相影响的,以上的分类只是让讨论方便而已,另外诱导阻力不只出现在翼端,其它舵面都会产生,只是翼端比较严重,磨擦阻力、形状阻力、寄生阻力与速度的平方成正比,速度越快阻力越大,诱导阻力则与速度的平方成反比﹝如图3-9﹞,所以要减少阻力的话,无动力飞机重点在减少诱导阻力,高速飞机重点在减少形状阻力与寄生阻力。
第三节翼面负载翼面负载就是主翼每单位面积所分担的重量,这是评估一架飞机性能很重要的指针,模型飞机采用的单位是每平方公寸多少公克﹝g/dm2﹞,实机的的单位则是每平方公尺多少牛顿﹝N/m2﹞,翼面负载越大意思就是相同翼面积要负担更大的重量,如果买飞机套件的话大部分翼面负载都标示在设计图上,计算翼面负载很简单,把飞机﹝全配重量不加油﹞秤重以公克计,再把翼面积计算出来以平方公寸计﹝一般为简化计算,与机身结合部分仍算在内﹞两个相除就得出翼面负载,例如一架30 级练习机重1700 公克,主翼面积30 平方公寸,则翼面负载为56.7g/dm2。
练习机一般在50~70 左右,特技机约在60~90,热气流滑翔机30~50,像真机110 以内还可忍受,牵引滑详机约12~15 左右,我在新店市白马飞行场看过一对兄弟飞一架自己设计的大嘴鸟,翼面负载130,但也飞的很漂亮,总括来说,翼面负载太大的话,起飞滑行时老牛破车慢慢加速,好不容易起飞后飞行转弯时千万不要减速太多﹝弯要转大一点﹞,否则很容易失速,降落速度超快,滑行一大段距离才停的住。
说到这里稍微离题一下,我常在飞行场听到有人说重的飞机飞的比较快,我们来验证一下看这说法正不正确,一架飞机引擎的马力假设是P,从物理课本可知P=FV,F 是力,V 是速度,飞机在水平直线飞行时F 就是阻力的总合,因P 是定值﹝不考虑螺旋桨效率﹞,所以飞机极速只跟阻力F 有关,同一型飞机理论上速度应一样,但假设其中一架用的木头比较重,平飞时比较重的飞机翼面负载大攻角要比较大,因而阻力F 比较大,所以速度V 就比较小,所以重的飞机不可能飞得比较快,要使飞机飞的快应该要减少阻力才对,重的飞机代价很大,加速及爬升慢、极速也慢,动作不灵活,比较容易失速,好处只是比较抗侧风,俯冲时比较快。