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无人机的空气动力之升力

 

升力是飞行器区别于别的物体运动的一个很重要的物理量,“升力”顾名思义就是指使飞机离开地面,飞向空中的力,而“升力”的产生大部分来自机翼本身,本篇主要介绍机翼的升力是如何产生的。了解“升力”需要知道三个一,一则定律,一个形状和一条公式。

一、一个形状——机翼翼型

当我们从上向下俯视飞机时,机翼是个长方形,而翼型,是指我们从向右或从右向左的机翼剖面形状

翼型更像个水滴形状,最右端的点为翼型的前缘点,最左端的点为翼型的后缘点,两点之间的连线为翼弦,翼弦决定升力体或机翼的宽度,翼弦将翼型分成上下两部分,上部分为翼型的上弧线,下部分为翼型的下弧线,连接上下弧面做翼弦的垂线,为翼型的宽度,最后连接前缘点与后缘点,并经过垂线中点,为翼型的弯度,弯度越大,翼型越不对称。

二、一则定律——伯努利定律

伯努利定律是描述有关流体连续性介质的运动规律,其实质是机械能守恒,简单来说,就是在环境一定的情况下,流速快的地方,压力小,流速慢的地方压力大。   

空气在经流机翼后,会在前缘点处分成两股分流,经流上弧面的气流,因相较于下弧面流速快。根据伯努利定律,上弧面的压力要小于下弧面,因此产生由下而上的托举力,也就是升力。

三、一条公式——升力公式

升力公式 L = 1/2ρ v² S Cy ,其中 v²为升力体与空气的相对速度,S为升力体的投影面积,Cy为升力系数。上述几个是决定升力力度的物理量,飞机速度越快,机翼面积越大或升力系数越高(翼型的弯度和机翼与来流的迎角),升力也就越大。

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