M5M5V1132FP-8表面的压力分布图。将作用在机翼上、下表面分布的气动力合成就得到了作用在机翼上的气动力的合力rj(见图2-15)。由图2-16所示的压力分布得到的气动力合力氏必定是一个主要向上并略向后倾的力。这个力在垂直来流方向上的分量就产生了升力,用lj表示。在平行气流方向的分量叫阻力,用dj来表示。合力rj的作用点就叫做机翼的压力中心。因为作用在机翼上的气动力合力的方向基本是垂直来流向上的,所以,机翼产生的升力远远大于阻力。

                       图2-15 小迎角α下翼剖面上的空气动力

                       1一压力中心;2一前缘;3一后缘;4一翼弦

从机翼表面的压力分布图(图2-I6)中可以看到:在机翼的前缘有一点(a),气流速度减小到零,正压达到最大值,此点称为驻点。机翼上表面有一点(B),气流速度最大,负压达到最大值,称为最低压力点。

                       图2-16 机翼压力分布的矢量表示法

气流在机体表面的流动状态

附面层,由于空气有粘性,当它流过不是绝对光滑的机体表面时,机体表面对紧贴机体表面的气体微团产生阻滞力,使其流速降为零,这层气体微团又阻滞与它相邻的外层气体微团,使其流速下降。由于空气的粘性产生阻滞力一层一层的向外影响下去,就在机体表面形成了沿机体表面法向方向,流速由零逐渐增加到外界气流流速的薄薄的一层空气层,这就叫做附面层,如图2-17所示。由机体表面到附面层边界(流速增大到外界气流流速99%处)的距离为附面层的厚度,用ε来表示。沿机体表面流动的距离越长,机体表面对气体微团的阻滞力作用时间越长,并不断地向外影响,逐渐将紧贴附面层的外界气流减速成为附面层内的气

流,附面层的厚度就越来越厚。

                            图2-17 平板表面的附面层

                (a)在平板表面形成附面层;(b)附面层内的横向速度梯度

层流附面层和紊流附面层,根据附面层内气体的流动状态,可以将附面层分为层流附面层和紊流附面层。气体流过机体表面时,在前段附面层内,流体微团层次分明地沿机体表面向后流动,上下各层之间的微团相互不混淆,这是层流附面层。而到了后段附面层,气体微团除了向前流动外,还上下乱窜、互相掺和,已分不清流动的层次了,这就形成了紊流附面层。附面层由层流状态转变为紊流状态叫转捩,流动状态的转变区域叫转捩段(见图2-18)。转捩段是很窄的区域,

可近似看成一点,称为“转捩点”。

附面层由层流状态转变为紊流状态的原因是:气流流过机体表面的距离越长,附面层越厚,附面层内的分层流动越不稳定。机体表面过于粗糙、凹凸不平(油污、脏物、突出的铆钉头、蒙皮接缝)等又不断地对附面层施加扰动,使已不稳定附面层的流线上下脉动,扭曲变形,最后导致了附面层的转捩。

                              图2-18 附面层的转捩

                    (a)由层流状态转变为紊流状态;(b)层流、紊流和转捩点

紊流附面层除了厚度要比层流附面层的厚,在紊流附面层的底部,气流的横向速度梯度也要比层流附面层大得多(见图2-19);而且在紊流附面层内,流体微团杂乱无章的上下运动也使气流的能量大量损耗。这说明在紊流附面层的底层,机体表面对气流的阻滞作用要比层流附面层大得多。

附面层的分离,从图2-16中可以看到,从驻点a到最低压力点B,附面层外界的气流逐渐加速,静压也随之逐渐减小。前面的压力大于后面的压力叫做顺压梯度。顺压梯度会迫使气流加速向后流动,并对附面层内气流的流动起推动作用。但从B点向后,附面层外界的气流逐渐减速,静压也随之逐渐加大,形成了后面压力大于前面压力的逆压梯度。这对附面层内气流的流动极为不利:一方面

气流要克服粘性的阻滞力,另一方面又要克服逆压的阻力向后流动。所以,在进人逆压梯度区后,附面层内气流速度迅速下降,并在逆压作用下底层气流产生倒流,与顺流而下的气流相撞,气流将被拱起脱离机体表面,并在主流气流的冲击下形成大的旋涡。这种现象叫做附面层分离。气流开始脱离机体表茴的'点叫做分离J点。附面层分离生成的旋涡不断地被主流气流吹走,新的旋涡又不断地从机体表面生成,这样就在分离点后形成了涡流区(见图2-20)。

                         图2-19 附面层的横向速度梯度