飞机迎角和仰角的区别

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导读:今年空军点儿真的很背,先是八号的飞行表演因为大雾取消,再是十二号因为下雪推迟到了今天,今天又因为大雾把两场表演都取消了,这可苦了我这一等良民啊,一心要去沙河给空军捧场,结果总是失望而归,八号好不容易到了沙河大雾弥漫,哥们儿在沙河机场旁边的那块玉米地里钻了将近半个小时只听到了一架飞机在看不见的地方飞了几圈,然后就是没完没了的信号弹...回来以后才听说飞行表演取消,12号也就是昨天早上起了个大早,结果穿完衣服发现外边有人打着伞,等洗漱完出去一看雪还不小,接着就赶紧打开电脑看新闻,果不其然取消了不过好消息就是推迟

今年空军点儿真的很背,先是八号的飞行表演因为大雾取消,再是十二号因为下雪推迟到了今天,今天又因为大雾把两场表演都取消了,这可苦了我这一等良民啊,一心要去沙河给空军捧场,结果总是失望而归,八号好不容易到了沙河大雾弥漫,哥们儿在沙河机场旁边的那块玉米地里钻了将近半个小时只听到了一架飞机在看不见的地方飞了几圈,然后就是没完没了的信号弹...回来以后才听说飞行表演取消,12号也就是昨天早上起了个大早,结果穿完衣服发现外边有人打着伞,等洗漱完出去一看雪还不小,接着就赶紧打开电脑看新闻,果不其然取消了不过好消息就是推迟一天但变成两场(估计是要把八号那场补回来),结果...闲的无聊就只能坐在电脑前发发帖子打发打发时间了,郁闷。

不过发帖子也不能发那种没人品的骗分贴,还是有点儿技术性的,既然是因为飞行表演没看成,索性就发发飞行表演方面的吧,关于迎角和仰角的区别,飞行表演中很多动作看起来却是很好看,技术难度也很大,但是主要靠飞行员的技术,但是有几个动作看似平常却体现出飞机的性能,一是大迎角低速通场,而是全加力大仰角起飞。那么我就说说飞机迎角和仰角的区别。

首先说迎角,迎角是飞机机翼弦线和气流速度的夹角或者说是机翼弦线和飞机速度矢量方向的夹角,飞机的升力跟迎角大小成正比,迎角越大,相同条件下(主要是空气密度相同,速度相同,翼型相同)升力越大。首先是翼型,翼型是机翼的剖面,如下图


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迎角和升力的关系很复杂,在此为了节约篇幅只讨论二维机翼(也就是说当飞机翼展无限长时)的亚音速升力理论,这是最基本的原理,三维机翼由于翼根翼尖效应影响升力会下降,但是不影响概念性的分析,如图:V无穷为来流速度,此速度与飞机飞行速度大小相等方向相反,图中那条细线为机翼弦线,α为迎角,即飞行速度与机翼弦线的夹角,图中力N垂直于弦线,力A平行于弦线,力R为气动力的合力,图中X和Y分别为阻力和升力,当然图中的迎角比较大主要是为了便于标注和区分,真实飞机的迎角都很小平飞状态都只有几度,所以我们看到飞机平飞过程中机翼弦线几乎与速度方向平行,只有在起飞着陆过程中(速度较低)才会把迎角拉的比较大,到十五度(运输机和大部分民用飞机),战斗机由于推重比大可以相应放宽。


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对于战斗机的低速大迎角通场,这个时候很多飞机迎角都会在30°甚至还要大,这个时候由于迎角已经过了失速迎角(翼型的失速迎角大约是16°)所以机翼此时已经失速,(关于失速可以参考我的原创文章解释一下失速,链接http://bbs.tiexue.net/post_3748549_1.html),产生的升力会很小,当然由于战斗机机翼弯度变化范围比较大,前缘襟翼加上后缘襟翼机翼弯度变化会比较大,所以实际的迎角会小于此时飞机的迎角(飞机的迎角是以襟翼处于正常位置时的值为标准值),此时机翼可能没有完全失速还会产生一部分升力,此时速度很小,N与迎角和速度平方成正比(失速之前),速度小,迎角大,但是由于速度为二次所以机翼升力仍然下降,那么此时飞机的发动机推力就很重要了,由于迎角比较大,所以发动机推力在垂直方向上的分力就比较大,30°时可以达到一半(正弦运算不多说了),此时飞机的迎角可能稍微增大一点儿就会使飞机失速掉下来,所以低速大迎角通场虽然不是很花哨但是绝对惊险,操作也需要十分精细才行,这对飞机的性能尤其是机翼增生装置的设计、整体的低速性能和飞行员的水平都有很高的要求,所以这个并不是很好看的动作却是显示飞机性能和飞行员能力的重要指标,它也被作为飞机的军礼,通场表示飞机和飞行员在敬礼。


至于仰角就相对简单了,仰角一般是飞机机身轴线或者机翼弦线和水平线的夹角,仰角大小主要受发动机的限制,仰角大并不代表迎角大,因为飞机仰角为70°时迎角只有10来度,飞机机翼仍然能够很好的工作,产生正常的升力,但是这个时候最麻烦的就是飞机的升力不能完全用来平衡重力,因为上图中的升力N(N和Y都可以叫做升力,只是在不同坐标下的而已)要旋转70°那么它在垂直方向上的分力有多大呢?乘以sin20°,不到一半,在飞机全加力大仰角起飞时飞机的速度并不是很大,所以升力也不会很大,那么此时升力远远小于重力,垂直方向要实现力的平衡甚至是合力向上就需要发动机的贡献了,所以我们看到第三代战斗机经常大仰角起飞,而二代战机仰角可能相对小一些,因为三代飞机的推重比都大于一,而二代飞机都小于一,但是推重比大于一也仅仅限于空战状态,即机内半油加上必要的空战武器配置如空空导弹(一般近距格斗弹两枚到四枚),所以我们看到那些全副武装的战斗机(挂满导弹炸弹和副油箱)起飞仍然只能像运输机一样按部就班四平八稳的起飞,因为此时的推重比并不能达到一甚至只有0.7左右,没有大仰角起飞的条件,只能正常起飞。当然飞行表演第一油不会加满也不会挂弹或者只象征性的挂两枚导弹展示这架飞机是战斗机或者展示这架飞机机动性很强。所以飞行表演上我们可以看到战斗机大仰角爬升。


总之,无聊之余发篇帖子,科普一下也算不浪费时间,仰角和迎角是完全不同的两个方面,希望大家分清楚就OK了。


本文内容于 2009-11-14 20:35:47 被fxw飞行物编辑

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