机翼迎角和升力的非线性关系

fsgamer

原载： 飞行模拟游戏   http://fsgame.org/node/1927


机翼的迎角是影响飞机升力的一个重要因素，迎角的变化和机翼的升力之间的关系呈下图所示的变化。

上图的曲线横坐标表示迎角度数，纵坐标表示机翼的升力系数，可以看出在机翼上表面开始出现紊流的时候，机翼的升力系数接近其最大值，随着迎角的增加，机翼上表面的紊流扩张到机翼的前缘上表面附近，由于紊流的出现导致上表面空气的静压增大，动压减小，进而导致上下表面之间的气动压力差变小，不能继续支持飞机的重量，这时的状态称为失速状态，这个空速称为特定迎角下的失速速度。常规飞机的临界迎角为14度左右。可以看到，失速之后，升力系数的下降是很快的，因此需要飞行员快速而果断的采取改出失速的动作。需要注意的是，曲线图上的三幅图的水平直线，表示的是这条直线和机翼相对空气运动的方向平行，而不表示飞机的机身是水平的。
根据上述概念，可以得知，失速的发生和机身的姿态是无简单对应关系的。在飞机水平飞行，爬升或者下降近进姿态中都可以发生失速现象。在特定的配置，也就是起落架和襟翼的收放状态下，特定空速的飞行有一个最大迎角，称为临界迎角。现代飞机一般在接近失速的时候，驾驶舱面板上会有失速告警指示。
失速的会引发多种后果，初始的失速是以机身或控制杆的震动开始，逐渐飞机升力不足，进而飞机下降高度，逐渐的会发展出飞机左偏，容易进入螺旋状态，这是非常危险的事故。在飞行员训练课程中，失速的判断和改出是非常重要的课程，失速的识别不能光看仪表的速度和姿态，还要协同自己对飞机的感觉来综合判断，一旦判断接近或进入失速，需要采取果断的措施，降低仰角，必要时需要增加油门，提高飞行速度。

silverliu

http://www.insky.cn/bbs/thread-26683-1-1.html

我来补充几幅图片。

[ 本帖最后由 silverliu 于 2008-11-7 07:40 编辑 ]

fsgamer

这文字可是我自己按图理解来写的哦，呵呵

silverliu

原帖由 fsgamer 于 2008-11-7 00:13 发表
这文字可是我自己按图理解来写的哦，呵呵

不错不错，

“机翼上表面的紊流扩张到机翼的前缘上表面附近，由于紊流的出现导致上表面空气的静压增大，动压减小，进而导致上下表面之间的气动压力差变小\"
这时的状态称为失速状态，这个空速称为特定迎角下的失速速度。常规飞机的临界迎角为14度左右。”


据我所知，有些观点不一样。

[ 本帖最后由 silverliu 于 2008-11-7 07:47 编辑 ]

fsgamer

可以指出不一样的地方，说错的可以讨论,也说明我们很多时候以为自己理解的东西未必真的理解，我自己很有这个体会。多讨论一下也是很有好处的。

[ 本帖最后由 fsgamer 于 2008-11-7 13:06 编辑 ]

silverliu

“机翼上表面的紊流扩张到机翼的前缘上表面附近，由于紊流的出现导致上表面空气的静压增大，动压减小，进而导致上下表面之间的气动压力差变小\"

1. 分离涡 和层流分离，是关键。这里可以弄本《空气动力学》查阅。

“这时的状态称为失速状态，这个空速称为特定迎角下的失速速度。”
2. 失速速度，还有一个层次是，最小飞行速度。低于此速度，即使在临界功角下，飞机也必然下坠。

“常规飞机的临界迎角为14度左右。”
3.不同机型、机翼翼型，的临界功角不同。 例如，机翼有边条，则临界功角会提升。

4.国内学术界，早期术语叫迎角，后来统一术语为：功角。AOA。

LZ 的钻研学习、探讨精神值得鼓励！

[ 本帖最后由 silverliu 于 2008-11-7 20:55 编辑 ]

fsgamer

我这个帖子也主要是针对图来说的，没有对原理讲的太详细。随着迎角逐渐增大导致层流从机翼后缘开始逐步分离，形成紊流。

第二点你说的很对，“低于此速度，即使在临界功角下，飞机也必然下坠。” 这里经常有误解，会认为不大于临界迎角，飞机就不会下降，主要是临界迎角之下还要达到一定的速度，机翼才有足够的支撑飞机的升力。在austin mayer网站有专文强调。

第三点我还是对照那个引用的图片来说的，没有涉及具体翼型。

第四点的术语说法，这个我不确定，包头空难后官方出版的调查报告仍然使用了临界迎角说法，学术界的事情我是不管的，呵呵。当然attack本来就有攻的意思，攻角在字面上更合理一些，我想到了成语 迎刃而解，而不是攻刃而解。无论怎么使用都不影响交流，应该无误解。

小结一下，我写这个文章主要是借机回顾一下基础原理，讨论一下是很有好处的。空气动力学方面是半路出家，没看过专著，抽空买一本看看。后面还会有对照FAA手册截图进行讲解的小文章，呵呵

silverliu

先生很谦虚。

Fsgamer 翻译的大作，很不错！

[s:6]
[s:22]

[ 本帖最后由 silverliu 于 2008-11-8 15:35 编辑 ]

phoenix1000

写得很不错,先生也是很谦虚的人。

aceforever

原帖由 fsgamer 于 2008-11-7 00:13 发表
这文字可是我自己按图理解来写的哦，呵呵

所以分析过程有许多小错误，但还凑合着看