審題:受力情況指受到哪些力,它們怎麼分布、這些力怎麼平衡(非平衡把慣性力算上就好啦...)

之前 @Valeriano 先生(?)的回答已經十分清楚了,我想再補充一下基本假設和一些名詞解釋。

飛行中的飛機是一個複雜的力學模型,其受力是分布的(空氣動力是分布力,推力也有若干個)。並且飛機是一個彈性體,在飛行過程中由於客艙加壓、空氣動力等因素會產生變形。在這裡我們都暫時不考慮。

這裡考慮作為剛體的一般客機的二維受力平衡。我們將所有力都簡化到飛機的質心。

【最簡單的模型】對於定常、直線、平飛的飛機,以下四種力平衡:升力重力推力阻力

Note: 一般將升力和阻力分別定義為垂直和平行於飛機速度方向的力。

升力】主要由產生升力的部件——機翼來產生,機身也有一定的貢獻。是分布在飛機表面的力。升力的大小與翼型的彎度、攻角等有關。一般來說升力可以直接通過勢流模型計算,不用考慮粘性的影響。有一些特殊的情形,例如細長三角翼大迎角飛行產生渦升力。

重力】作用分布在體積上。可能需要考慮到不同高度的重力加速度差異。

推力】一般由發動機產生,@Valeriano已經舉了不同類型的發動機的例子了。

阻力】機翼受到的阻力實際上有很多種,包括摩擦阻力誘導阻力壓差阻力干擾阻力激波阻力

[摩擦阻力]由於粘性作用在機身表面有一個很薄的邊界層,粘性的作用局限在邊界層內。邊界層內空氣和機身摩擦產生摩擦阻力。參考因素是飛機機身在空氣中的浸潤面積。

[誘導阻力]誘導阻力是機翼的三維效應特有的阻力,二維的翼型(無限展長的機翼)是不會有誘導阻力的。由於機翼是有限展長的,下表面的高壓和上表面的低壓在翼尖會合,會造成機翼特有的展向流動現象,誘導出翼尖渦。這樣的渦誘導下洗,改變等效攻角從而改變升力的方向。這樣升力在飛機速度的方向上就有了分量。這也是誘導阻力被解釋為產生升力付出的「代價」的原因。

[壓差阻力]機翼上壓力不是處處相同的,將壓力在升力方向的投影積分起來就是升力,在阻力方向積分起來就是阻力(所以為什麼壓差阻力不是誘導阻力呢滑稽)。壓差阻力在不同情形下不一定都是主要的。如果是茹科夫斯基翼型這樣從圓柱保角映射出來的翼型,無分離下壓差阻力為零(理想流體dAlembert佯謬)。但是現代客機使用的超臨界翼型,這種方法計算出的阻力就不為零。

[干擾阻力]由於不同部件的相互影響,整機的阻力不是各部件阻力的加和。這樣產生的額外阻力是干擾阻力。

[激波阻力]出現激波阻力是跨音速和超音速流動時特有的現象。跨音速流動由於存在局部的超音速區也會有激波阻力。激波阻力的本質也是壓差阻力,這裡單獨拿出來討論了。

至於它們的平衡問題,上面的模型解決不了,需要考慮飛機飛行的動力學才能解決(靜力學是動力學的特例),這裡暫時就沒辦法討論了。


力:總空氣動力,重力,推力

力矩:空氣動力矩,推力偏心力矩對了…你到底要問什麼…

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以導彈為例,飛機應該差不多,沒研究過,不敢說絕對。平飛時升力平衡重力即可,其中升力是翼面產生的,而要產生升力一般而言就需要有攻角,即導彈相對速度有一個偏角(也就說一般說的抬頭),這樣就會產生升力了(這裡就只關注彈翼了)。同理,想要彈道向上,也需要有個正攻角。而對正常式導彈而言(翼面在前,舵面在後),要產生正攻角,需要一個負舵傾角(看定義的,也有定義為正的,其實實質意義一樣),這個的原理是力矩需要平衡。轉彎,對飛機而言,一般採用BTT,即滾轉轉彎,因為舵面相對於翼面來說太小了,如果直接靠舵來提供側向力,轉彎到明年了。。BTT指的是先滾轉後轉彎,即利用滾轉後翼面升力不同的機理。

好吧,我把飛行力學給你複習了一遍。。其實,我還是不知道你要問這些幹嘛。應該不是飛設專業的吧


主要,升力,重力;推力,阻力。低速時,阻力分為摩擦阻力,壓差阻力,干擾阻力,誘導阻力,高速時另外有波阻。大致如此
勻速行駛時。地球給飛機的引力=機翼上下壓強差產生的升力。空氣阻力f=發動機產生的推力。別的力可以忽略了吧。

這個細分的話其實挺複雜

對整機而言

阻力:摩擦阻力 誘導阻力 壓差阻力 超過聲速後還有激波阻力

升力:

機翼提供正升力 平尾一般負升力 鴨翼布局的話鴨翼提供正升力發動機推力:渦噴 渦扇 渦槳 槳扇 衝壓 液體 固體 固液混合火箭發動機等等直接提供推力…還有活塞發動機(⊙ω⊙)重力:這個很簡單嘛 對機翼的話一般考慮一下質量集中或者分布力就行啦~如果把空氣作用力細分的話 還有對機翼的剪力拉力壓力彎矩等等(?-_-?)就不細說啦
搞個MSFS回去裝上研究一下,配套教材嘛.....問航校的學生要


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