展弦比对机翼升力的影响有哪些(机翼的展弦比和根梢比)
导语:机身结构之—展弦比—垂直尾翼—水平尾翼
展弦比即机翼翼展和平均几何弦之比,常用以下公式表示:
AR=λ=l/b=l^2/S
这里l为机翼展长,b为几何弦长,S为机翼面积。因此它也可以表述成
翼展(机翼的长度)的平方除以机翼面积,如圆形机翼就是直径的平方除以圆面积,用以表现机翼相对的展张程度。
展弦比的大小对飞机飞行性能有明显的影响。展弦比增大时,机翼的诱导阻力会降低,从而可以提高飞机的机动性和增加亚音速航程,但波阻就会增加,以致会影响飞机的超音速飞行性能,所以亚音速飞机一般选用大展弦比机翼;而超音速战斗机展弦比一般选择2.0~4.0。
如大航程、低机动性飞机——B-52轰炸机展弦比为6.5,U-2侦察机展弦比10.6,全球鹰无人机展弦比25;小航程、高机动性飞机——J-8展弦比2,Su-27展弦比3.5,F-117展弦比1.65。
展弦比还影响机翼产生的升力,如果机翼面积相同,那么只要飞机没有接近失速状态,在相同条件下展弦比大的机翼产生的升力也大,因而能减小飞机的起飞和降落滑跑距离和提高机动性。
飞机尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功能是操纵飞机升降和偏转,并保证飞机平稳飞行。
垂直尾翼
简称垂尾,也叫做立尾,安装在机身后部,其功能与水平尾翼类似,也是用来保持飞机在飞行中的稳定性和控制飞机的飞行姿态。不同的是垂直尾翼是使飞机在左右(偏航)方向具有一定的静稳定性,并控制飞机在左右(偏航)方向的运动。同水平尾翼一样,垂直尾翼由固定的垂直安定面和可偏转的方向舵组成。
垂直安定面
飞机的垂直安定面的作用是使飞机在偏航方向上(即飞机左转或右转)具有静稳定性。垂直安定面是垂直尾翼中的固定翼面部分。当飞机沿直线作近似匀速直线运动飞行时,垂直安定面不会对飞机产生额外的力矩,但当飞机受到气流的扰动,机头偏向左或右时,此时作用在垂直安定面上的气动力就会产生一个与偏转方向相反的力矩,使飞机恢复到原来的飞行姿态。而且一般来说,飞机偏航得越厉害,垂直安定面所产生的恢复力矩就越大。
方向舵
方向舵是垂直尾翼中可操纵的翼面部分,其作用是对飞机进行偏航操纵。上面所说的情况是假设飞机作自由运动,而没有飞行员操纵。当我们需要控制飞机的航向时,飞行员就可以操纵垂直尾翼中的方向舵达到偏航的目的。
方向舵的操纵原理与升降舵类似,当飞机需要左转飞行时,驾驶员就会操纵方向舵向左偏转,此时方向舵所受到的气动力就会产生一个使机头向左偏转的力矩,飞机的航向也随之改变。同样,如果驾驶员操纵方向舵向右偏转,飞机的机头就会在气动力矩的作用下向右转。
水平尾翼简称平尾,安装在机身后部,主要用于保持飞机在飞行中的稳定性和控制飞机的飞行姿态。尾翼的内部结构与机翼十分相似,通常都是由骨架和蒙皮构成,但它们的表面尺寸一般较小,厚度较薄,在构造形式上有一些特点。一般来说,水平尾翼由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成。
水平安定面
安定面的作用是使飞机具有适当的静稳定性。当飞机在空中作近似匀速直线运动飞行时,常常会受到各种上升气流或者侧向风的影响,此时飞机的航行姿态就会发生改变,飞机会围绕质心左右(偏航)、上下(俯仰)以及滚转。如果飞机是静不稳定的,就无法自动恢复到原来的飞行姿态,即如果飞机受到风的扰动而抬头,那么飞机就会持续抬头,而且当这股扰动气流消失以后,飞机就会保持抬头姿态,而无法恢复到原来的姿态。
飞机的水平安定面就能够使飞机在俯仰方向上(即飞机抬头或低头)具有静稳定性。水平安定面是水平尾翼中的固定翼面部分。当飞机水平飞行时,水平安定面不会对飞机产生额外的力矩;而当飞机受到扰动抬头时,此时作用在水平安定面上的气动力就会产生一个使飞机低头的力矩,使飞机恢复到水平飞行姿态;同样,如果飞机低头,则水平安定面产生的力矩就会使飞机抬头,直至恢复水平飞行为止。
升降舵
上面所说的情况是假设飞机作自由运动,而没有飞行员操纵。当我们需要操纵飞机抬头或低头时,水平尾翼中的升降舵就会发生作用。升降舵是水平尾翼中可操纵的翼面部分,其作用是对飞机进行俯仰操纵。
当需要飞机抬头向上飞行时,驾驶员就会操纵升降舵向上偏转,此时升降舵所受到的气动力就会产生一个抬头的力矩,飞机就抬头向上了。反之,如果驾驶员操纵升降舵向下偏转,飞机就会在气动力矩的作用下低头。
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