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无人机为什么能够飞起来(lái)

 

在机翼上,压力(lì)最高的点也就是(shì)所谓的驻(zhù)点,在驻点处是空气与前(qián)缘相(xiàng)遇的地方。空(kōng)气相对(duì)于(yú)机(jī)翼的速度减小到(dào)零(líng),由伯努利定理知道这是压力最大的点。上翼面和下(xià)翼(yì)面的空(kōng)气必须从这(zhè)个点由(yóu)静止加速离开。在一个迎角(jiǎo)为(wéi)零、完全对称(chēng)的机翼上,从驻点开(kāi)始,流经上下表面(miàn)的(de)气流速度是相同的,所以上下表(biǎo)面的压力变化(huà)也(yě)是完全相同的。这和在狭长截面的文氏管中的流动是相似的,在流速达到最大(dà)点,其压力达到最(zuì)低。在(zài)这个(gè)最低压力点(diǎn)之后,两个表面的流速(sù)同时降低。空气最终必(bì)定(dìng)要回到主来流当中,压力也恢复到正常(cháng)。由(yóu)于上下表面的速度和压力特(tè)性(xìng)是相同的(de),所(suǒ)以(yǐ)这种状态的机翼不会产生升力(lì)。

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如果对称机翼(yì)相对来流旋转了一个迎角,驻点就会稍稍向前缘(yuán)的下表面移(yí)动,并且流经(jīng)上下(xià)表面的空气流动(dòng)情况(kuàng)也发生的改变,流经上(shàng)表面的空气(qì)被(bèi)迫多走(zǒu)了一段距离,在(zài)上(shàng)下表面,空气仍然有一个从驻点加速离开的过(guò)程,但是(shì)下表(biǎo)面的最(zuì)高(gāo)速度要小于上表面(miàn)的最高速度。因此,机翼下表面的压力就比上表面(miàn)的压力大,升力由此产生。所以(yǐ),知(zhī)道(dào)旋转(zhuǎn)一个正的迎角,对(duì)称翼(yì)型完全能够产生升(shēng)力。

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一个有弯度的翼型展(zhǎn)示了与对(duì)称翼相(xiàng)似的速度和(hé)压力分布,但是由于翼型存在(zài)弯曲(qǔ),尽管(guǎn)弦线(xiàn)的(de)位置可能是(shì)几(jǐ)何零迎角,平均压力和(hé)升(shēng)力与对称翼型仍然存在差异。

在某些几何迎角为负的位(wèi)置(zhì)上,上下表面的(de)平均压力是可能相等的(de),因此有弯度翼型存在一个零升迎角,这是翼型的气动力零点。尽管在这个迎角下没有产生升力,但由于(yú)翼型(xíng)弯度存(cún)在,上下面的流动特征是不一样的。因此,尽管(guǎn)上下表面没有(yǒu)平均压力差,在(zài)翼表(biǎo)面上却会产生不平衡并(bìng)导致俯仰(yǎng)力矩的产生,这个力矩(jǔ)在飞行(háng)器配平中(zhōng)非常重(chóng)要(yào)。

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升力(lì)系数有一个非常(cháng)明确的极限值。如果迎角(jiǎo)太(tài)大或是弯曲度增加太多,流线就(jiù)会被破坏并且流动从机翼上分离。分离剧烈地改变了上下表面的压力差,升力被大幅度降低,机翼处于(yú)失速状态。

气流分离(lí)在小范围内是一种普遍(biàn)的现象。在上表面,流动(dòng)可能在后缘前(qián)某个地方就分(fèn)离了,气流在(zài)上下表面都可能(néng)分离,但是有(yǒu)可再附着。这就是(shì)所谓的气泡分离。

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