為什麼民航飛機採用後掠翼?

民航大學的飛航問題,求萬能的知友解答一下。


梁珊珊教的路過…


看了一下幾個答案,都提到了後掠翼降低波阻,但為什麼要降低波阻,更深層的原因沒有說,剛考研複試結束,對本科期間所學進行了系統地梳理,這個也是我們之前一道課堂思考題。

其實就兩個問題:

為什麼要用後掠翼?

為什麼要高亞聲速巡航?

關於第一個很多答主的答案都提到了,我這裡說一下第二個

先上個簡單結論,對於亞音速翼型,飛行速度越接近音速,阻力越小。

C_{Lalpha}=frac{C_{Lalpha M=0}}{sqrt{(1-M)/^2}} 如上圖所示,當飛行馬赫數M接近於1時,其升力線斜率較高,平飛迎角小,故阻力也小。雖說此處為理論解,但對於真實解趨勢不變。

因此對於一般民航飛機,採用高亞音速巡航可以獲得更好的經濟效益。


作為中國民航大學乘務學院16級八班某同學的家屬,你懂的,也就是她的老師今天給她們班布置作業了,然後嘞就求著我幫她完成作業,所以本著服務至上的精神,也算是發揮下自己所學,我就來強答一波,其實前面有同學已經說了,但是有點抽象也不好理解,所以我來簡單作答,僅供參考!

好了啰嗦完了,進入主題,客官先來看一張圖

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上圖為飛機機翼剖面圖

V: 空速

V1:空氣在機翼上表面的速度

V2:空氣在機翼下表面的速度

伯努利原理:等高流動時,流速大,壓力就小。(該狀態下,伯努利原理可適用於空氣)

激波阻力:簡單的說就是當飛機的速度大於音速時,飛機受到阻力突然增大。

解決這個問題,首先我們得了解另一個問題,那就是飛機是如何產生升力的?

飛機產生升力並不是直接依靠發動機,而是依靠發動機給飛機帶來一個較大的空速V,而空氣在飛機機翼前緣分離,分離為機翼上表面速度為V1的氣流和下表面速度為V2的氣流,因為飛機機翼上表面為流線型,所以v1的速度大於v2的速度,根據伯努利原理,則飛機上表面的壓力小於下表面的壓力,從而上下表面產生較大的壓力差,當壓力差大于飛機的自重時,飛機產生向上的升力,所以飛機可以在天上飛。

一般來說,V1大於V大於V2。

民航客機大多採用亞音速巡航(也就是接近音速飛行),所以當空速V接近或達到音速時,V1就有可能達到或超過音速,從而產生激波阻力

打個簡單的比方,假如在一架戰鬥機上安裝導彈,假設導彈的速度不隨飛機的速度改變,並且導彈向飛機的正前方發射,如果飛機的速度大於導彈的發射速度時,則飛機就會撞上自己發射的導彈,也就相當于飛機產生的聲波的速度慢于飛機的速度,從而飛機撞上自己產生的聲波,從而阻力突然增大。

民航客機大多數為採用亞音速巡航飛行,為了避免飛機輕易產生激波阻力,民航客機則較多採用後掠翼,下面我就用圖片來解釋下,為什麼要採用後掠翼。

下面再來看一張圖▼

後掠翼使空氣流向機翼的速度V,變為了Vcosx,因為Vcosx<V(註:這裡提到的V不再是第一張圖片里的V了),從而相當於使垂直機翼前緣的空氣氣流速度變小(也就是第一張圖片裡面的V變小),由於V1和V成正相關,所以使V1也相應變小,這樣可以推遲V1達到音速,從而避免產生激波阻力。

如有錯誤,你來打我呀!!!

芝士就是力量

by___YMZ


是和什麼對比呢?平直翼還是前掠翼?大展弦比平直翼適合低速飛機,前掠翼適合高機動性飛機,像民航這樣速度較高,飛行平穩,追求經濟性的飛機一般用後掠翼,高票答案把原理說的很清楚了。


請這位同學下午到南院空管樓報道,陳總找你思考人生


我是陳琳,第一次來知乎


陳琳老師剛留的作業啊哈哈


又讓我想到了上學期的民概考試啊,hahaha~~

更新一波2017-3-23-16:09

其實上面的答案都沒有說橫側穩定性啊,答不到是要扣分的哦???(雖然我也不知道上學期的考試9分扣哪了........)

~~

首先吧,其實書上有,既然有人問,本著傳播zisi的思想答一波吧

答主沒有翻書(借別人了)僅供參考

1、後掠翼有利於提高下臨界馬赫數

那就得先說一下激波阻力了:大概意思就是由於聲波是一種疏密波,當飛機接近音速時疏密波間隔減少空氣會急劇壓縮(如下圖M指馬赫數)而激波阻力很大會消耗大量的能量

繼續,那麼機翼這個東西由於有一定的彎曲,所以流經機翼的空氣,速度比飛機整體要大,如下圖(貝努利原理就不解釋了)

那飛機的速度不就被機翼限制住了?

怎麼解決?

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有人想啊,那我就讓流經機翼空氣速度低一點(只需要考慮機翼垂直方向的空氣速度),而且又不影響飛機整體速度不就行了嗎

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於是有了後掠翼

下圖以飛機為參考系v指空氣速度v1指垂直於機翼的空氣速度

有人又想了

有人又想了一個辦法

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超臨界翼

這個不多說了自行體會

~~~~~~我是分割線~~~~~~~~

2、後掠翼與下單翼的配合提高橫側穩定性

畫圖好麻煩。。。

一般來說飛機是平著飛的

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然後,起風啦(ノ°ο°)ノ

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歪了

飛機由於種種原因不再平飛

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灰機側滑(ノ°ο°)ノ

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然後通過左側機翼空氣的速度大於右側(如下)

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左右機翼的力 F1 &> F2產生偏轉力矩

微微一笑,完美﹋o﹋

飛機就正常啦!


哈哈哈哈哈陳琳的學生?1


別扯這麼多了,一句話:可以增加臨界馬赫數,說白了就是增加速度……


只記得提高臨界馬赫數。其他的都還給陳總了


陳琳還有這樣的課後作業啊?想想當年閻鳳良老師的課真是輕鬆啊


感覺這是個伸手黨,不僅僅民航是後掠翼,各種飛機大部分都是後掠翼,因為平直機翼阻力大費油,前掠翼的問題還沒有很好的完全解決前掠翼的飛機非常少,比較著名的就是 蘇47金雕,另外前掠翼的特性也不是民航所必須的,後掠翼是最成熟,經濟的,所以就這樣了,好好補補基礎知識吧。補基礎知識你會有更多的意外收穫。


看了幾個答案,不能說這些答案錯,但也很難說這些答案就說得對。既然如此,抬個杠吧

為什麼要把來流速度分解為垂直於前緣和平行於前緣的兩個分量,並參考垂直分量進行分析?為什麼不能按其他方向分解?或者更本質地說,為什麼有必要去對來流速度做分解?


1非平直翼阻力小,不易產生擊波。

2底剛性大翼展前掠翼大仰角情況下

翼尖容易上翹,影響結構,容易失速

3前掠翼影響廊橋靠泊

4前掠翼翼根靠後,機身結構需要加強


哈哈哈哈哈哥們是陳琳老師留的作業嗎


後掠翼各位的分析已經很到位了,我來談談為什麼不用前掠翼吧。其實前掠翼在提高臨界馬赫數上的作用跟後掠翼是一樣的,但是前掠翼會產生氣彈發散,為了避免氣彈問題,會帶來很大的結構增重(由於現在複合材料的使用,增重已經大大減小了),所以現在民航客機普遍用後掠翼。


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