升力就是向上的力,在机翼的上下表面产生了
压强差。飞机的升力来自于仰角,机翼弧形产生向下的压力和前进阻力,也就是动力学中的牛顿第三定律,俗称
相互作用力。
一、等时间论:当气流经过机翼上表面和下表面时,由于上表面路程比下表面长,则气流要在相同时间内通过上下表面,根据S=VT,上表面流速比下表面大,再根据
伯努利定理:由不可压、
理想流体沿流管作
定常流动时的伯努利定理知,流动速度增加,流体的静压将减小;反之,流动速度减小,流体的静压将增加。但是流体的
静压和
动压之和,称为
总压始终保持不变。从而产生压力差,形成
升力。
错误:此理论接近于库塔条件的描述,但未完全说明机翼上下表面产生流速差的本质。根据
牛顿第二定律,一个物体要加速或者减速必定会受到
合外力的影响,而不仅是靠路程长短就能导致速度差的。围绕机翼运动的
环流才是导致流速不同的根本原因。
二、连续性理论(流管此理论压缩论、流体的
质量守恒论):当气流流过上下表面时,由与上表面凸起,导致上方流管(线)压缩,而下方较平坦,流管(线)舒张,根据流体的
连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的,导致上表面流速大于下表面流速,再根据
伯努利定理,产生
升力。
在真实且可产生升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生
升力。
在
理想气体中或机翼刚开始运动的时候,这一条件并不满足,粘性
边界层没有形成。通常
翼型(机翼横截面)都是上方距离比下方长,刚开始在没有环流的情况下上下表面气流流速相同,导致下方气流到达后缘点时上方气流还没到后缘,后驻点位于翼型上方某点,下方气流就必定要绕过尖后缘与上方气流汇合。由于流体粘性(即
康达效应),下方气流绕过后缘时会形成一个低压旋涡,导致后缘存在很大的
逆压梯度。随即,这个旋涡就会被来流冲跑,这个涡就叫做起动涡。根据海姆霍兹旋涡守恒定律,对于理想
不可压缩流体在有势力的作用下
翼型周围也会存在一个与起动涡强度相等方向相反的涡,叫做
环流,或是绕翼
环量。环流是从翼型下表面前缘流向上表面前缘的,所以环流加上来流就导致后驻点最终后移到机翼后缘,从而满足库塔条件。
由满足库塔条件所产生的绕翼
环量导致了机翼上表面气流向后加速,由
伯努利定理可推导出压力差并计算出
升力,这一环量最终产生的升力大小亦可由库塔-茹可夫斯基方程计算: