飞行原理 升力与迎角的关系

迎角是飞机飞行航迹(即相对风向)和机翼翼弦线之间形成的锐角。迎角角度较小时,机翼升力大部分是由机翼上线下表面的压差所产生的(伯努利定理)。其他升力由机翼上表面的气流向下偏转而产生的大小相等方向相反的反作用力获得(牛顿第三定律)

当迎角增加时,因为机翼上表面的气流要移过一个较长的距离,所以气流的速度需要非常快,由此产生的机翼上下表面之间巨大的压差。同时气流以较大的角度向机翼下方偏移引起了一个增大的反作用力。增加的压差和反作用力使得升力与阻力增加。因此在达到临界迎角前,迎角增加则升力增加。

大多数翼型,当迎角增加到18°~20°(零界迎角)时,因为过大的方向变化,使机翼上大多数的气流不能再沿着机翼弯曲的上表面移动,而且开始从机翼的上表面的后部分离。当迎角继续增加时,气流被迫直接向后流去,从机翼上表面和弧度最大的区域脱离开。这样在机翼上表面形成了一个个气旋涡流,从这一区域迅速向前扩散直至整个机翼上表面完全被其覆盖。下图中的第6图与视频都说明了该情况。这会造成上表面压力突然增加而导致升力减小。因此失去升力而且同时增加了构型阻力,从而没有足够的升力去支撑飞机的飞行,机翼会进入失速状态。改处失速状态的方法是:减小迎角使气流能够重新贴附在机翼上表面平滑流过。

迎角是翼弦和相对风之间的夹角,而不是翼弦和地平线之间的夹角。因此,如果机翼迎角增加到或超过临界迎角时,飞机在任何相对于地平线的飞行姿态都可能进入失速状态。

伊尔曼.飞行员航空知识手册

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