飞机机翼周围如何产生涡流?

万里旅行网 2023-02-27 16:32 编辑:yyns 93阅读

飞机机翼周围如何产生涡流?

涡流是一种螺旋状空气流动形式,通常来说,在大迎角条件下,涡流会发生得更加强烈。

机翼的下表面空气压强比上表面要大,因此机翼下方的气流天然有向上表面流动的趋势。但是这种趋势正常情况下会被机翼和流过机翼高速气流动压所限制。只要这种限制不够强,气流的绕流就会发生,特殊的大迎角条件下,甚至可能出现机翼下方气流从前缘或后缘向上绕流的情况。但是在机翼的翼尖方向,空气受到的限制较弱,因此机翼下方的空气会绕过翼尖,流向机翼的上表面,形成涡流。

实际上飞机上涡流的形成有几种情况。

翼尖,包括机翼,鸭式前翼,尾翼的翼尖涡;

非常大后掠角的前缘,如大后掠三角翼,会在机翼内侧的位置形成脱体涡;

机翼前缘的转角处,如双三角翼,大边条翼,前缘锯齿;

尾流的飞机尾流

①滑流:由于螺旋桨飞机的螺旋桨高速旋转而产生的尾流。

②紊流:飞机机翼表面由于横向流动的气流而产生的尾流。

③喷流:喷气发动机飞机的发动机产生的高温、高速尾流。

④翼尖涡流:飞机机翼翼尖处产生的尾流。翼尖涡流是航空器在飞行过程中形成的尾流的主体部分。由于机翼翼尖处有自下而上翻动的气流,从而以翼尖为中心形成高速旋转并向后、向下延伸的螺旋形气流。机翼两翼尖形成的两股涡流的选择方向相反,在两股涡流内侧形成强大的下降气流,外侧形成强大的上升气流,从而对其后通过的航空器造成影响。翼尖涡流在航空器起飞时抬前轮的那一点开始形成,直至该航空器着陆时前轮接地的那一点消失。 尾流在飞机后面一个狭长的尾流区里形成极强的湍流。尾涡流场的宽度约为两个翼展,厚度约为一个翼展。

尾流的强度由产生尾涡的飞机重量、飞行速度和机翼形状所决定,其中最主要的是飞机的重量。尾涡强度随飞机重量、载荷因数的增加和飞行速度的减小而增大,曾测得最大的湍流切线速度达67米/秒。

当重型飞机在光洁构型下低速飞行时,将会产生最强的尾流。

尾流是向外和向下扩散运动的。在空中,尾流大约以120-150米/分钟的速率下降(最大可达240-270米/分钟),在飞行高度以下约250米处趋于水平,不再下降。当存在侧风的时候,尾流将向下风方向移动。当存在顶风时,将在飞机的后方延长尾流区。当存在顺风时,尾流将增加向外扩散的速度。 当后机进入前机的尾流区时,会出现飞机抖动、下沉、改变飞行状态、发动机停止甚至翻转等现象。小型飞机尾随大型飞机起飞或着陆时,若进入前机尾流中,处置不当还会发生事故。

后机应该在不低于前机的飞行高度上飞行,方可免受尾涡的危害。

后机从后方进入前机的一个尾涡中心时,一个机翼遇到上升气流,另一个机翼遇到下降气流,飞机会因承受很大的滚转力矩而急剧滚转。滚转速率主要取决于后机翼展的长度,翼展短的小型飞机滚转速率大。如果滚转力矩超过飞机的控制能力,飞机就会失控翻转。

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