审题:受力情况指受到哪些力,它们怎么分布、这些力怎么平衡(非平衡把惯性力算上就好啦...)

之前 @Valeriano 先生(?)的回答已经十分清楚了,我想再补充一下基本假设和一些名词解释。

飞行中的飞机是一个复杂的力学模型,其受力是分布的(空气动力是分布力,推力也有若干个)。并且飞机是一个弹性体,在飞行过程中由于客舱加压、空气动力等因素会产生变形。在这里我们都暂时不考虑。

这里考虑作为刚体的一般客机的二维受力平衡。我们将所有力都简化到飞机的质心。

【最简单的模型】对于定常、直线、平飞的飞机,以下四种力平衡:升力重力推力阻力

Note: 一般将升力和阻力分别定义为垂直和平行于飞机速度方向的力。

升力】主要由产生升力的部件——机翼来产生,机身也有一定的贡献。是分布在飞机表面的力。升力的大小与翼型的弯度、攻角等有关。一般来说升力可以直接通过势流模型计算,不用考虑粘性的影响。有一些特殊的情形,例如细长三角翼大迎角飞行产生涡升力。

重力】作用分布在体积上。可能需要考虑到不同高度的重力加速度差异。

推力】一般由发动机产生,@Valeriano已经举了不同类型的发动机的例子了。

阻力】机翼受到的阻力实际上有很多种,包括摩擦阻力诱导阻力压差阻力干扰阻力激波阻力

[摩擦阻力]由于粘性作用在机身表面有一个很薄的边界层,粘性的作用局限在边界层内。边界层内空气和机身摩擦产生摩擦阻力。参考因素是飞机机身在空气中的浸润面积。

[诱导阻力]诱导阻力是机翼的三维效应特有的阻力,二维的翼型(无限展长的机翼)是不会有诱导阻力的。由于机翼是有限展长的,下表面的高压和上表面的低压在翼尖会合,会造成机翼特有的展向流动现象,诱导出翼尖涡。这样的涡诱导下洗,改变等效攻角从而改变升力的方向。这样升力在飞机速度的方向上就有了分量。这也是诱导阻力被解释为产生升力付出的「代价」的原因。

[压差阻力]机翼上压力不是处处相同的,将压力在升力方向的投影积分起来就是升力,在阻力方向积分起来就是阻力(所以为什么压差阻力不是诱导阻力呢滑稽)。压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这样从圆柱保角映射出来的翼型,无分离下压差阻力为零(理想流体dAlembert佯谬)。但是现代客机使用的超临界翼型,这种方法计算出的阻力就不为零。

[干扰阻力]由于不同部件的相互影响,整机的阻力不是各部件阻力的加和。这样产生的额外阻力是干扰阻力。

[激波阻力]出现激波阻力是跨音速和超音速流动时特有的现象。跨音速流动由于存在局部的超音速区也会有激波阻力。激波阻力的本质也是压差阻力,这里单独拿出来讨论了。

至于它们的平衡问题,上面的模型解决不了,需要考虑飞机飞行的动力学才能解决(静力学是动力学的特例),这里暂时就没办法讨论了。


力:总空气动力,重力,推力

力矩:空气动力矩,推力偏心力矩对了…你到底要问什么…

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以导弹为例,飞机应该差不多,没研究过,不敢说绝对。平飞时升力平衡重力即可,其中升力是翼面产生的,而要产生升力一般而言就需要有攻角,即导弹相对速度有一个偏角(也就说一般说的抬头),这样就会产生升力了(这里就只关注弹翼了)。同理,想要弹道向上,也需要有个正攻角。而对正常式导弹而言(翼面在前,舵面在后),要产生正攻角,需要一个负舵倾角(看定义的,也有定义为正的,其实实质意义一样),这个的原理是力矩需要平衡。转弯,对飞机而言,一般采用BTT,即滚转转弯,因为舵面相对于翼面来说太小了,如果直接靠舵来提供侧向力,转弯到明年了。。BTT指的是先滚转后转弯,即利用滚转后翼面升力不同的机理。

好吧,我把飞行力学给你复习了一遍。。其实,我还是不知道你要问这些干嘛。应该不是飞设专业的吧


主要,升力,重力;推力,阻力。低速时,阻力分为摩擦阻力,压差阻力,干扰阻力,诱导阻力,高速时另外有波阻。大致如此
匀速行驶时。地球给飞机的引力=机翼上下压强差产生的升力。空气阻力f=发动机产生的推力。别的力可以忽略了吧。

这个细分的话其实挺复杂

对整机而言

阻力:摩擦阻力 诱导阻力 压差阻力 超过声速后还有激波阻力

升力:

机翼提供正升力 平尾一般负升力 鸭翼布局的话鸭翼提供正升力发动机推力:涡喷 涡扇 涡桨 桨扇 冲压 液体 固体 固液混合火箭发动机等等直接提供推力…还有活塞发动机(⊙ω⊙)重力:这个很简单嘛 对机翼的话一般考虑一下质量集中或者分布力就行啦~如果把空气作用力细分的话 还有对机翼的剪力拉力压力弯矩等等(?-_-?)就不细说啦
搞个MSFS回去装上研究一下,配套教材嘛.....问航校的学生要


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