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作用于飞机上的力

2020-8-3 16:09| 发布者: weixin| 查看: 32| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力、阻力、升力和重力的飞行控制能力。
至少在某些方面,飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力、阻力、升力和重力的飞行控制能力。飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。对这些力和控制它们的方法的理解越好,飞行员执行时的技能就更好。下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力:

  · 推力,是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。它和阻力相反,作为一个通用规则,纵轴上的力是成对作用的。然而在后面的解释中,也不总是这样的情况。

  · 阻力, 是向后的阻力,由机翼和机身以及其它突出的部分对气流的破坏而产生。阻力和推力相反,和气流相对机身的方向并行。

  · 重力,由机身自己的负荷、乘客、燃油以及货物或者行李组成,由于地球引力导致重量向下压飞机。和升力相反,它垂直向下地作用于飞机的重心位置。

  · 升力,和向下的重力相反,它由作用于机翼的气流动力学效果产生。它垂直向上的作用于机翼的升力中心。

在稳定的飞行中,这些相反作用的力的总和等于零。在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律),无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。也不等于说四个力总是相等的,这仅仅是说成对的反作用力大小相等,因此各自抵消对方的效果。这点经常被忽视,导致四个力之间的关系经常被错误的解释或阐明。例如,下图中推力、阻力、升力和重力四个力矢量大小相等。图中显示的通常解释说明(不保证推力和阻力就不等于重力和升力)推力等于阻力,升力等于重力。必须理解这个基本正确的表述,否则可能误解。
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一定要明白在直线的、水平的、非加速飞行状态中,相反作用的升力和重力是相等的,但是它们也大于相反作用的推力和阻力。简而言之,非加速的飞行状态下是推力和阻力大小相等,而不是说推力和阻力的大小和升力重力相等,基本上重力比推力更大。必须强调的是,这是在稳定飞行中的力平衡关系。总结如下:

  · 向上力的总和等于向下力的总和;

  · 向前力的总和等于向后力的总和。

对旧的“推力等于阻力,升力等于重力”公式的提炼考虑了这样的事实,在爬升中,推力的一部分方向向上,表现为升力,重力的一部分方向向后,表现为阻力。在滑翔中,重力矢量的一部分方向向前,因此表现为推力。换句话说,在飞机航迹不水平的任何时刻,升力、重力、推力和阻力每一个都会分解为两个分力,如下图。
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对前面概念的讨论在航空学课本或者手册中经常被忽略,原因不是因为它们不重要,而是因为由于忽略这个讨论,谈到作用于飞行中飞机的航空动力学作用力的主要思想,就可以用最基本的要素来表达,而不用考虑航空动力学者的专业性。就事实而言,仅仅考虑水平飞行和稳定状态中的正常爬升和下降,机翼升力确实是重要的向上的力,而重力是重要的向下的力的表述仍然是正确的。

经常在解释作用于飞机的力时,遇到的大量困难在很大程度上是语言和其含义的问题。例如,飞行员长期认为飞机爬升是因为升力大于重力,如果它仅仅根据机翼升力考虑的话,这是不对的。然而,如果考虑所有向上力的合力导致升力大于重力,那么这就是对的。但是当提到“升力推力和重力阻力”时,为这些力确立的前面的定义就不再有效,使问题变的复杂。

语言表述的如此不严密为大量的争论提供了借口,这些争论集中于基本原理的精练。尽管已经定义了作用于飞机上的力,飞行员如何使用它们来进行受控的飞行就需要对它们进行深入详细的讨论。

来源:翼知堂微信公众号(ID:hangduo_yizhitang)

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