英國布里斯托大學空氣動力學課程基本知識輔導

空氣動力學是空氣在物體周圍移動的方式。空氣動力學規則解釋了飛機如何能夠飛行。任何在空氣中移動的東西都會對空氣動力學產生反應。從發射臺發射的火箭和天空中的風箏對空氣動力學作出反應。空氣動力學甚至作用于汽車，因為空氣在汽車周圍流動。在這篇文章里，我們總結了英國布里斯托大學空氣動力學課程基本知識。

1.飛機的機翼

航空工程師需要知道如何塑造機翼以獲得特定飛機任務的升力和阻力以及俯仰力矩的最佳組合。此外，他或她需要了解車輛的空氣動力學如何與其設計和性能的其他方面相互作用。

有些飛機的機翼短而粗(翼展小)，而另一些飛機的機翼又長又窄。有些翅膀是掃過的，有些是直的。機翼的尖端可能有奇怪的形狀，甚至可能有小翼等附件和延伸部分。所有這些形狀都與飛機的用途和設計有關。

為了了解為什么機翼的形狀像它們一樣，我們需要首先查看用于定義機翼形狀的術語。

平行于飛機機身或機體中心線切割的機翼二維切片稱為機翼截面。從翼型截面前緣到其后緣的直線稱為弦線。弦線的長度稱為弦長。在機翼截面的上表面和下表面之間繪制的一條線稱為弧線。弧線和弦線之間的最大距離稱為機翼的弧度，通常以弦的百分比表示. 我們將看到機翼彎度的數量和最大彎度點的位置是定義機翼形狀和預測其性能的重要數字。對于大多數翼型，最大彎度大約為百分之零到百分之五，并且最大彎度點的位置在距翼型前緣的弦的 25% 到 50% 之間。

當從飛機上方觀察時，機翼形狀或平面形狀由其他術語定義。

請注意，平面面積不是機翼的實際表面積，而是“投影面積”或機翼陰影的面積。另請注意，使用的某些縮寫并不直觀;跨度，從翼尖到翼尖的距離(包括任何機身寬度)用 b 表示，平面區域用符號“S”而不是“A”表示。掃掠角通常用 lambda (λ) 符號表示。

另一個基于機翼平面形狀的定義是縱橫比 (AR)。

AR = b 2 /S。

縱橫比也是跨度除以“平均”或平均弦。稍后我們會發現縱橫比是衡量機翼在遠程飛行中的效率的指標。

機翼平面形狀可能因一種類型的飛機與另一種類型的飛機而有很大差異。戰斗機往往具有低展弦比或短而短的機翼，而遠程運輸機則具有更高展弦比的機翼形狀，而滑翔機則具有更大的翼展。一些機翼被掃過，而另一些則沒有。一些機翼具有三角形或“三角形”平面形狀。如果回顧過去 100 年的機翼設計，他或她會看到幾乎無窮無盡的形狀。一些形狀來自空氣動力學優化，而其他形狀則是為了結構優勢而設計的。有些是為了隱身而設計的，有些是為了特技飛行中的機動性，還有一些只是為了滿足設計師對飛機外觀漂亮的愿望。

2.飛機的空氣動力

了解空氣動力特性的第一步是了解作用于身體的力。飛行中的主要空氣動力是：：

(1)升力

當流體和彈道相互作用，其中一個處于運動狀態時，就會產生升力。產生了一個作用于飛機重量的力，使其穩定并保持在空中。

(2)阻力

阻力是對空氣動力運動或推力的作用力。在一架移動的飛機上，空氣由于阻力而抵制向前運動，從而降低速度。

(3)推力

推力是飛機對空氣阻力的驅動力。雖然恒定的推力使飛機保持恒定的速度，但在起飛或降落時可能有必要增加或減少推力。飛機的噴氣發動機和螺旋槳都能夠產生推力。

(4)重量

重量可以表示為重力將飛機拉向地球的力量。這個力總是從飛機的質量中心向下的。升力，與質量相反，是使飛行成為可能所需要的。在飛行過程中，質量會不斷變化，影響飛機的穩定性。因此，持續的控制始終是必要的。

(5)力矩

在一個流場中，空氣動力產生的動量作用于壓力中心。壓力中心是總壓力作用在流體中運動物體上的點。作用在身體上的力和力矩取決于各種因素，如流體的狀態和特性、運動物體的形狀和尺寸、速度和方向。

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