這次小編來介紹阻力,指的是物體在移動時,與物體運動方向相反的力,也就是阻止物體移動的力。
飛行中的阻力主要可以分為兩類:a) 誘導阻力Induced Drag,b) 寄生阻力Parasite Drag。
誘導阻力可以說是升力的副作用,當產生越大升力,誘導阻力也就越大。
怎麼說呢?
我們從向量的角度來解釋這件事,小編相信可以比較好理解一點。
飛機在飛行時,會產生與水平移動方向(relative wind)垂直的升力,還有與水平移動方向(relative wind)平行的誘導阻力,兩者所形成的合力,是一個朝向斜後方的作用力,垂直於實際移動方向(average relative wind)。
所以當飛機處於爬升階段時,需要較多的升力才得以爬升,也就會採用比較大的攻角,這時合力的作用方向會向後方傾斜,誘導阻力則會相應增加。
另外,當空速降低時,為了維持相同的升力,也會增加攻角的角度來補足因為空速降低而損失的升力,此時,誘導阻力亦隨之增加。
附帶一提,誘導阻力與空速變化量的平方成反比,例如:空速由120kt. 降至60kt.,空速少了1/2,相對應的誘導阻力則會增加為4倍。
當然不只這樣,還有翼尖渦流、重量與平衡、流體力學等因素會影響到誘導阻力的大小,不過那有稍稍複雜一點點,這裡就不深入討論囉!
另外一類的阻力是寄生阻力Parasite Drag,可以再細分為3類:
1. 外型阻力(Form Drag)
飛機的外型在迎向氣流時所會產生的阻力,因此越是流線型的設計,越可以降低外型阻力,或稱形狀阻力。
2. 摩擦阻力(Skin Friction)
表面摩擦力則是最難以大幅降低的阻力,畢竟沒有完全光滑精細的表面,放大來看,總是都會有不平滑的表面存在,而這些表面就會在氣流通過時形成湍流,對氣流產生摩擦阻力。
當然我們可以利用清潔、打蠟,拋光等等表面處理的方法,或是減少例如鉚釘、粗糙面等等不規則的表面突出,來儘可能地降低摩擦阻力。
這也包含我們之前提到的積冰或落霜的情形,還記得嗎?
機翼前緣或上方有積冰、雪、或霜時,有可能降低約30%的升力且增加40%的阻力。
3. 干擾阻力(Interference Drag)
這類的阻力會形成在飛機相鄰的部件之間,是因為氣流在通過這些地方的時候產生交會而互相干擾,比如說機翼或尾翼與機身的交會處。
附帶一提,干擾阻力可以說是外型阻力與摩擦阻力的加乘。所以兩者用來降低阻力的方法,都可以在這應用,比如說會加裝整流罩來讓外型更加流線型一點。
最後,由於寄生阻力是速度越快越大,而誘導阻力是速度越慢越大,又以起飛時為最大。
這2類阻力會對飛機在飛行時形成一個總和阻力效用,在某一個特定的空速速度會是最低值,而這一個特定空速就是最有效率的飛行速度,但卻不一定是最有經濟效益的飛行速度,取捨之間,便是智慧所在。
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