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 天高任鸟飞:航空航天卷
1.1.1.2 升力

升力

升力是飞机的空气动力合力在纵向对称平面上、垂直于飞行速度方向的分力,向上为正。只有飞机和空气之间有相对速度时才产生升力。机翼是产生升力的主要部件。空气流过机翼上下表面且迎角为正时,上翼面的流速比下翼面的大,从而使上翼面的压力比下翼面的小,上、下翼面产生的压力差形成托举机翼及飞机的升力。飞机的其他部件如机身、尾翼等,也会产生部分升力。

飞机的升力绝大部分是由机翼产生的,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。空气在机翼前缘分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,空气流速加快、压力降低;而机翼下表面气流受阻挡作用,流速减慢、压力增大。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身的重力,翱翔在蓝天上了。

机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60%~80%,下表面的正压形成的升力占总升力的20%~40%。

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其他飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼、前缘翼缝是否张开等)。

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。

飞行速度增大,升力、阻力也同时增大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比,即速度增大2倍,升力和阻力增大4倍;速度增大3倍,升力和阻力增大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2倍,升力和阻力也增大2倍,即升力和阻力与空气密度成正比。

机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比。机翼切面形状、相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置、机翼结冰,都对升力、阻力影响较大。