飞机的升力和阻力

力是物体间的相互作用。飞机在空气中飞行，主要受到重力、升力、拉力或推力、阻力的综合作用。

重力，是由于飞机自身质量原因，受到地球引力产生的。飞机是重于空气的飞行器，在空气中飞行，飞机的受力情况与空气密切相关。推力或拉力，是由发动机产生的作用力。

四个作用力示意如下：

本部分将对飞机的升力和阻力进行简要分析。

（一）连续性定理和伯努利定理

流动的空气就是气流，是一种流体，也遵从流体力学的基本规律。

两个流体定理：连续性定理和伯努利定理。

流体的连续性定理：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。

连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中，不仅流速和管道切面相互联系，而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。

伯努利定理基本内容：流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。

（二）升力

飞机的升力绝大部分是由机翼产生，尾翼通常产生负升力，飞机其他部分产生的升力很小，在此将不考虑。

从上图看出，空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出，流管较细，流速加快，压力降低。而机翼下表面，气流受阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。于是机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样，飞机就借助机翼上获得的升力克服了自身因地球引力形成的重力，从而翱翔在蓝天上了。

机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。

机翼作为一个整体，在飞行中，除了受到上述气动载荷及由于自身结构质量所产生的结构质量载荷外，还有结构上的集中载荷。

对于机翼结构上的载荷分布，气动载荷和结构质量载荷是分布式载荷，是外载荷；结构上的集中载荷是连接在机翼上其他部件传来的力和机翼内各种装载产生的质量力，如机翼上安装的发动机、武器、外挂、助力器等产生的力。

2、阻力

飞机在空气中飞行会有各种阻力，阻碍飞机的前进。阻力是与飞机运动方向相反的空气动力，按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。

摩擦阻力：空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时，由于粘性，空气同飞机表面发生摩擦，产生一个阻止飞机前进的力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，决定于空气的粘性，飞机的表面状况，以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大，摩擦阻力就越大。

压差阻力：由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。

诱导阻力：升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力，是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。

干扰阻力：它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。

以上四种阻力是对低速飞机而言，至于高速飞机，除了也有这些阻力外，还会产生波阻等其他阻力。

（三）影响升力和阻力的因素

升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。

影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角）、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（如，飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等）。

迎角对升力和阻力的影响：相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。

飞行速度和空气密度对升力阻力的影响：飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的两倍，升力和阻力增大到原来的四倍：速度增大到原来的三倍，胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍，升力和阻力也增大为原来的两倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。

机翼面积，形状和表面质量对升力、阻力的影响：机翼面积大，升力大，阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响，从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响，飞机表面相对光滑，阻力相对也会较小，反之则大。