Question

影响飞机升力和阻力的因素是什么？

Answer 1

升力和阻力是飞机在与空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角）、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、副翼状态等）。

迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其他条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。

飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大，升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的2倍，升力和阻力增大到原来的4倍；速度增大到原来的3倍，升力和阻力也会增大到原来的9倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的2倍，升力和阻力也增大为原来的2倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。

机翼面积、形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大，升力大，形成的空气阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响，从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响，飞机表面相对光滑，阻力相对也会较小，反之则大。

飞机在飞行时的空气阻力一般分为3种：摩擦阻力、黏性压差阻力和诱导阻力。在跨音速和超音速飞行时还有个激波阻力。表面光滑度主要影响摩擦阻力，而摩擦阻力的大小与附面层类型有关，层流附面层产生的阻力大大小于紊流附面层，飞机表面越光滑，就越容易获得层流附面层，延缓层流向紊流的转捩。因此，提高飞机表面光滑度可以有效减小摩擦阻力，在跨音速、超音速时还可以减小激波阻力。

飞机空气动力学是这样划分速度范围的：M数小于0.4为低速，0.4到临界M数为亚音速，临界M数到1.4为跨音速，1.4到5为超音速，M数大于5为高超音速。跨音速阶段，随着局部激波的出现和发展，飞机焦点要急剧后移，也就是说，飞机的静安定度急剧增加，进而使飞机操纵性变得很差，甚至失去操纵余量。

知识点

空气动力学

空气动力学是力学的一个分支，它主要研究物体在同气体做相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。

最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力；1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看做是空气动力学经典理论的开始。