什么是飞机空气动力特性?

[拼音]：feiji kongqi dongli texing

[外文]：aerodynamic characteristics of airplane

气流绕经飞机时所产生的空气动力、空气动力力矩和表面压力分布随飞机外形和飞机在大气中的运动（包括马赫数、雷诺数、迎角、侧滑角、旋转角速度以及沉浮速度等）而变化的规律(见空气动力特性)。飞机的空气动力布局由机翼、机身、安定面、 *** 纵面和容纳发动机的短舱(包括进气道和喷管)等部件的外形和它们的相对位置所决定，因而飞机的空气动力特性就是这些部件的空气动力特性和部件之间的空气动力干扰的合成。飞机的空气动力外形和空气动力特性还受到其他因素（如结构、发动机、材料、辅助系统、电子设备和人体生理等）的约束。不同用途的飞机有不同的空气动力特性，以求达到最佳的经济效益或作战效果。

从空气动力学的角度看来，第二次世界大战后的战斗机的发展，大致可分为三个阶段。50年代主要是追求超音速的飞行速度。初期，世界上出现了一批马赫数为1.4左右的战斗机；后期，马赫数提高到2～2.5。在这个阶段中，空气动力学家致力于降低飞机的超音速波阻力和安全越过跨音速区的问题，飞机上采用了小展弦比的三角翼或后掠机翼和细长机身。60年代属于第二阶段，空气动力研究的重点是改善战斗机的起飞、降落性能。在这期间出现了机翼可变后掠角的布局、前后翼间距很短的鸭式布局和各种短距或垂直起降布局方案。60年代末以后，注意力转向提高战斗机的机动性和格斗能力。由于对脱体涡流型（见机翼空气动力特性）和混合流型（脱体涡流型与附着流型的混合）的广泛深入研究，战斗机的可用迎角范围增加到30°甚至40°，同时出现了边条翼布局、前后缘机动襟翼（见增升装置）和主动控制技术。喷流转向和前掠翼布局等新技术也在发展研究中。

高机动性战斗机不仅要求空气动力特性能在作战马赫数(M＝0.7～1.8)下提供足够大的升力系数以满足飞机机动过载的要求，而且还要求降低大升力下的阻力系数，以保证飞行速度不会在机动飞行时迅速减小。除此之外，飞机纵向和横向的稳定力矩和 *** 纵力矩特性也应保持在合理的范围内。当然，飞机的最大速度和起飞着陆性能也应保证。现代战斗机的空气动力外形设计是通过下列途径来获得需要的气动特性的：

（1）利用电子计算机和先进的风洞实验技术取得最优空气动力外形设计；

（2）开拓新的流型领域和研究新的气动机理；

（3）采用材料、结构、控制、电子学等方面的新成就，甚至采用在飞行中能随意变化的空气动力外形。

旅客机的关键气动特性指标有二：一是巡航因子McK，其中Mc为巡航马赫数，K为巡航时的升力与阻力的比值；另一是降落时的升力系数Cy。McK 的值越高，则航程越长或耗油量越小；Cy的值高意味着飞机的降落速度小，滑跑距离短。现代巨型旅客机有亚音速和超音速两类，前者的巡航马赫数Mc＝0.75～0.95，后者Mc＝2.0～3.0，它们的巡航因子却都在7～12之间。

亚音速旅客机采用大展弦比的后掠机翼，通过复杂的机翼弯扭形状设计和厚度分布来消除翼根和翼梢处的三维效应，使之能在全翼展范围内得到理想的二维翼型特性，从而提高巡航因子。在机翼的后缘区安装着复杂的二缝甚至三缝襟翼系统，前缘区则有缝翼、前缘襟翼等设施，以求良好的降落特性。

超音速旅客机的机翼采用细长的平面形状，展弦比不超过2，以求在超音速巡航时提高升阻比。这种机翼的低速升力系数很小，不利于起飞着陆。为了补救这个缺陷，空气动力学家充分利用了大迎角下的前缘脱体涡流型，这时所产生的非线性升力系数能使降落升力系数增大一倍左右。