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飞机的机翼剖面非得有弧度吗?没弧度的薄片机翼怎么样?

2015-01-29知识

正好刚考完空气动力学,就来怒答一发吧。

首先先回答一下纸飞机的问题。一般指的应该是手叠的飞机。这种飞机一般很轻,前面大家也说了,实际上不能算飞行,只能叫滑行,最多是凑巧来一阵风把它吹高了一点,并不是传统意义上的产生升力。

其次,题主会提出这个问题应该主要是受科普文章以及现在民航的亚音速大飞机的影响吧?其实真的要说薄片机翼能不能飞?答案是,能!

好,现在应该已经把想看的人的注意力吸引到了,我们先来扯远一点,说说为什么亚音速机翼普遍有弧度。对于薄翼型理论,在计算其升力系数的时候C_{L}=2\pi \times (\alpha -\alpha _{0} ) 这其中\alpha 是机翼与空气来流方向的迎角,而\alpha _{0} 则是机翼的零升迎角,简单来说就是当升力为零时机翼的迎角,一般是个小负数,我们可以把它写成\alpha _{0}=\frac{1}{\pi } \int_{0}^{\pi } \frac{dy_{f} }{dx} (1-cos\theta _{1} )d\theta _{1} 这里面的y_{f} 就是机翼的弯度。由此我们可以知道迎角和弯度对于低速下的薄翼型产生升力都有着至关重要的作用,要非较真的话,只有迎角也是可以产生升力的,但小很多,也没人傻到这份上去这么做。

估计到现在应该有人已经无聊的换台了,赶快回来,我们讲重点!那什么时候可以没有弯度呢?答案是,超音速的时候。先上一张超音速翼型的图

发现什么特点没有,他们居然都是对称的。

按照和上面亚音速相同的分析方法会发现在超声速下升力系数只与迎角有关,弯度和厚度可以通通一边玩去了。具体方法比较麻烦就不贴上来了,只要记得只与迎角有关就可以了,嗯,这是重点。

这时候产生升力的原理简单来说就是因为有迎角,上翼面和来流的凹角(其实就是夹角)比下翼面小,上翼面产生的激波强度比下翼面小(激波要是不明白的点这里

激波_百度百科

)上面的压强比下面小,从而产生了升力。用平板来近似的话大概流动长这个样子

再加上超声速飞行时,为了减小阻力,一般机翼都会做的很薄,也就可以近似把它当平板了。所以按题主的问题平板的机翼也是可以的。最后再插一句,还是那句话,只要推力大,板砖飞上天。