1、降低飞行速度;
2、使用合适角度的激波锥和机翼前缘后掠角;
3、机身设计上应趋向平滑,避免角度突变产生局部激波。
激波阻力是飞机在空气中飞行过程中产生的一种较强的波,由空气遭到强烈的压缩而形成。当飞行器进行超声速飞行时,由于飞行器的能量以强压力波的形式向周围的空气传递而产生的一种独特的阻力。激波阻力对超声速飞行器翼身组合体的体积和横截面积分布十分敏感。
如何减小飞机飞行时的激波阻力
首先要搞清楚激波的原理,激波(shock wave)是高速运动造成的能量堆积,如果你的分析对象是低速飞行器,那么根本可以忽略激波,通常来说只在超音速或高亚音速飞行(M>0.8)中激波才会产生可观的阻力,然后要知道激波相关的计算,激波从原理上讲是一个热力学变换,激波前后静温(T_t)不变,因为百度知道不支持公式编辑器我就不具体推导了,结论公式我以图片的形式放在下面:
在此过程中,速度的损失(动能)转变为热,这部分能量就是激波阻力损失的能量的主要部分(其他还有密度,压强和温度变化造成雷诺数变化,进而造成表面摩擦阻力和粘滞性的变化等,过于繁杂不再累述),要减少激波阻力,就需要一个拥有合适角度的激波锥和机翼前缘后掠角,这个锥角/后掠角需要在设计速度内使激波角不至于太小以免无法将飞机上的其他部件(如翼尖)包含进去,同时也不至于太大以免增加能量损耗,这个角度需要根据实际情况具体设计和实验,理论计算也是可行的,可以参靠下表进行激波锥角和激波角的换算(数据也是实验得来的):
总结:如何减小飞机飞行时的激波阻力,1.降低飞行速度,2.使用合适角度的激波锥和机翼前缘后掠角,3.机身设计上应趋向平滑,避免角度突变产生局部激波
参考资料:
民航客机会受到那些阻力,如何减小阻力
空气部分:压差阻力,摩擦阻力,诱导阻力,干扰阻力
地面部分:轮胎滑动摩擦,轴承摩擦
引擎部分:轴承摩擦,空气摩擦,空气压差
热力学部分:变压阻力
超音速时会产生激波阻力以及一些热力学阻力.
以及很多
减小的办法主要就是降低压差阻力(降低阻力系数),改良空气动力学设计,降低干扰和诱导阻力.
民航客机会受到那些阻力,如何减小阻力
起飞前会受到路面摩擦阻力和空气阻力,起飞后只受到空气阻力。减小阻力的方法就是尽量把机身做得光滑,机翼翼尖上折处理,减小空气涡流;起落架的机轮润滑良好,轮胎气压合适。设计飞行速度稍微小一些,也可减小空气阻力。
影响飞机升力和阻力的因素是什么?
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。
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