空气动力学之低难度解说升力与下压力

空气动力学,光听名字逼格都这么高!它一定是一门高深的学问!然而网络上却鲜有它的学习资料。所以我想把我自己知道的一些空气动力学知识分享出来。当然,我毕竟是业余人士,内容在专业人士看来未免太小儿科,不过我相信你们看了这篇文章后在车友面前装装逼还是毫无压力的,到时候你的等着车友们向你投来崇敬的目光吧,哦~嚯~嚯~嚯~嚯!


飞机为什么会飞?赛车为什么那么轻为什么一点都不飘?这一切都离不开神奇的空气动力学!


空气—一种神奇的物质!空气具有流动速度快压力低,流动速度慢压力高的性质。只要充分利用这种特性,就可以制造升力和下压力。


首先用机翼说明一下升力

空气通过前缘后会分成上下两段,上段用蓝色表示,下段用红色表示。机翼的上面比起机翼的下面具有一定的幅度,所以通过上面的空气流动速度会比较快。而机翼的下面是平的,所以空气的流速比较慢。那么这样就会形成机翼下面压力高,机翼上面压力低的状态。那么压力高的部分肯定会往压力低的部分跑,所以就形成了压力,然而这个压力是从下往上的,所以换句话说,这就是升力。



当然,除了上边的情况,就算机翼上下都是平的也能发生升力。因为只需要改变机翼的角度朝上,加快机翼上面的空气流速即可。这样机翼下面的压力又会大于上面压力,从而发生升力。



最后这种是机翼迎角过大,超过了极限。这时不但不能获得升力,反而空气会剥离翼面在机翼后方形成乱流,引起失速,也就是飞机不受控制往下坠



升力和下压力其实可以看作是正反一体的存在,翼面压力上低下高就会形成升力,下低上高就会形成下压力。所以不论是升力还是下压力在空气动力学中都用CL(Coefficient of Lift)来表示。


从上面三幅图可以看,可能会造成一种错觉,就是空气在碰到机翼前缘的时候自动分开了,其实不然,实际是前缘撞在空气上,使空气分开的。注意我的用词“撞”!我想任何人都明白,一个物体撞到另一个物体后要么停下来,要么移动速度降低,看到这里有的朋友可能已经知道我想说什么了。没错,就是风阻,哈哈哈。机翼前缘撞到空气后会形成风阻,所以下压力和风阻总是同时出现的,不离不弃,夫唱妇随。


所以空气动力学开发的王道就是如何在增加下压力的同时尽量不要增加风阻!而这个指标就是用L/D(空气动力学效率),即升力系数CL除以风阻系数CD(Coefficient of Drag)来表示。



下面用赛车的前翼来谈谈下压力

简单来说,把机翼反过来基本上就是赛车前翼了。赛车前翼一般也是能产生的下压力越大越好,所以迎角也会很大。但是迎角过大也会让前/后翼下面的空气发生剥离,从而失去下压力,所以为了增大迎角提高下压力的同时避免这种情况,会在前翼后边配上襟翼,让通过前翼下面的空气过渡到襟翼发生下压力,如果没有襟翼,前翼的后边就等于是空白区域,空气会在这里发生乱流,无法形成下压力。

 

 

最后再简单说一下地面效应

即使是形状相同的前翼,离地面距离近的那个能产生更多下压力,这就是所谓的地面效应。因为空气通过整个前翼后会向上流动,这会对后部的空气动力产生不良的影响,而将前翼放置在离地面近的地方可以降低空气向上流动的现象。


好了,差不多这就是我所理解的升力和下压力,不知道你们感觉如何?是不是还有点意犹未尽,没事儿。多多关注我们,为你带来更多的干货。









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