Question

飞机的设计都带有机翼,这个在空气流动学上的思考是什么?

Answer 1

机翼的基本概念
　　机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行；同时也起一定的稳定和操纵作用.是飞机必不可少的部件,在机翼上一般安装有飞机的主操作舵面：副翼,还有辅助操纵机构襟翼、缝翼等.另外,机翼上还可安装发动机、起落架等飞机设备,机翼的主要内部空间经密封后,作为存储燃油的油箱之用.
　　飞机在飞行过程中受到四种作用力：
　　升力----由机翼产生的向上作用力
　　重力----与升力相反的向下作用力,由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生
　　推力----由发动机产生的向前作用力
　　阻力----由空气阻力产生的向后作用力,能使飞机减速.
　　由此可见,机翼的主要功用就是产生升力,以支持飞机在空中飞行.它为什么能产生升力呢?
　　首先要从飞机机翼具有独特的剖面说起,前面名词解释已提到,机翼横断面（横向剖面）的形状称为翼型,机翼剖面的 *** 特性与机翼的空气动力有密切的关系.从侧面看,机翼顶部弯曲,而底部相对较平.机翼在空气中穿过将气流分隔开来.一部分空气从机翼上方流过,另一部分从下方流过.
　　机翼产生升力的原因
　　空气的流动在日常生活中是看不见的,但低速气流的流动却与水流有较大的相似性.日常的生活经验告诉我们,当水流以一个相对稳定的流量流过河床时,在河面较宽的地方流速慢,在河面较窄的地方流速快.流过机翼的气流与河床中的流水类似,由于机翼一般是不对称的,上表面比较凸,而下表面比较平,流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水,流速较快,而流过机翼下表面的气流正好相反,类似于较宽地方的流水,流速较上表面的气流慢.根据流体力学的基本原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小,这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高,换一句话说,就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了飞机的升力.
　　简单来说,飞机向前飞行得越快,机翼产生的气动升力也就越大.当升力大于重力时,飞机就可以向上爬升；当升力小于重力时,飞机就可以降低高度.
　　当飞机的机翼为对称形状,气流沿着机翼对称轴流动时,由于机翼两个表面的形状一样,因而气流速度一样,所产生的压力也一样,此时机翼不产生升力.但是当对称机翼以一定的倾斜角（称为攻角或迎角）在空气中运动时,就会出现与非对称机翼类似的流动现象,使得上下表面的压力不一致,从而也会产生升力.
　　相关名词解释：
　　翼型：飞机机翼具有独特的剖面,其横断面（横向剖面）的形状称为翼型,称为翼型
　　前缘：翼型最前面的一点.
　　后缘：翼型最后面的一点.
　　翼弦：前缘与后缘的连线.
　　弦长：前后缘的距离称为弦长.如果机翼平面形状不是长方形,一般在参数计算时采用制造商指定位置的弦长或平均弦长
　　迎角(Angle of attack) ：机翼的前进方向(相当与气流的方向)和翼弦(与机身轴线不同)的夹角叫迎角,也称为攻角,它是确定机翼在气流中姿态的基准.
　　翼展：飞机机翼左右翼尖间的直线距离.
　　展弦比：机翼的翼展与弦长之比值.用以表现机翼相对的展张程度.
　　上（下）反角：机翼装在机身上的角度,即机翼与水平面所成的角度.从机头沿飞机纵轴向后看,两侧机翼翼尖向上翘的角度.同理,向下垂时的角度就叫下反角.
　　上（中、下）单翼：目前大型民航飞机都是单翼机,根据机翼安装在机身上的部位把飞机分为上（中、下）单翼飞机也有称作高、中、低单翼.
　　机翼安装在机身上部（背部）为上单翼；机翼安装在机身中部的为中单翼,机翼安装在机身下部（腹部）为下单翼.
　　上单翼的飞机一般为运输机与水上飞机,由于高度问题,此时起落架等装置一般就不安装在机翼上,而改在机身上,使用上单翼的飞机一般采用下反角的安装.
　　中单翼因翼梁与机身难以协调,几乎只存在理论上；
　　下单翼的飞机是目前民航飞机常见的类型,由于离地面近,便于安装起落架,进行维护工作,使用下单翼的飞机一般采用上反角的安装.