飛機(jī)在空氣中飛行時(shí),前端對(duì)空氣產(chǎn)生擾動(dòng),這個(gè)擾動(dòng)以擾動(dòng)波的形式以音速傳播,當(dāng)飛機(jī)的速度小于音速時(shí),擾動(dòng)波的傳播速度大于飛機(jī)前進(jìn)速度,因此它的傳播方式為四面八方;而當(dāng)物體以音速或超音速運(yùn)動(dòng)時(shí),擾動(dòng)波的傳播速度等于或小于飛機(jī)前進(jìn)速度,這樣,后續(xù)時(shí)間的擾動(dòng)就會(huì)同已有的擾動(dòng)波疊加在一起,形成較強(qiáng)的波,空氣遭到強(qiáng)烈的壓縮、而形成了激波。
空氣在通過(guò)激波時(shí),受到薄薄一層稠密空氣的阻滯,使得氣流速度急驟降低,由阻滯產(chǎn)生的熱量來(lái)不及散布,于是加熱了空氣。加熱所需的能量由消耗的動(dòng)能而來(lái)。在這里,能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化--由動(dòng)能變?yōu)闊崮堋?dòng)能的消耗表示產(chǎn)生了一種特別的阻力。這一阻力由于隨激波的形成而來(lái),所以就叫做"波阻"。從能量的觀點(diǎn)來(lái)看,波阻就是這樣產(chǎn)生的。
從機(jī)翼上壓強(qiáng)分布的觀點(diǎn)來(lái)看,波阻產(chǎn)生的情況大致如下;根據(jù)對(duì)機(jī)翼所作的實(shí)驗(yàn),在超音速飛行時(shí),機(jī)翼上的壓強(qiáng)分布如圖所示。在亞音速飛行情況下,機(jī)翼上只有摩擦阻力、壓差阻力和誘導(dǎo)阻力。
在超音速飛行情況下,壓強(qiáng)分布變化非常大,大稀薄度向后遠(yuǎn)遠(yuǎn)地移動(dòng)到尾部,而且向后傾斜得很厲害,同時(shí)它的絕對(duì)值也有增加。因此,如果不考慮機(jī)翼頭部壓強(qiáng)的升高,那么壓強(qiáng)分布沿與飛行相反方向的合力,急劇增大,使得整個(gè)機(jī)翼的總阻力相應(yīng)有很大的增加。這附加部分的阻力就是波阻。由于它來(lái)自機(jī)翼前后的壓力差,所以波阻實(shí)際上是一種壓差阻力。
阻力對(duì)于飛機(jī)的飛行性能有很大的影響,特別是在高速飛行時(shí),激波和波阻的產(chǎn)生,對(duì)飛機(jī)的飛行性能的影響更大。這是因?yàn)椴ㄗ璧臄?shù)值很大,能夠消耗發(fā)動(dòng)機(jī)一大部分動(dòng)力。
正激波的波阻要比斜激波大,因?yàn)樵谡げㄏ拢諝獗粔嚎s得很厲害,激波后的空氣壓強(qiáng)和密度上升的高,激波的強(qiáng)度大,當(dāng)超音速氣流通過(guò)時(shí),空氣微團(tuán)受到的阻滯強(qiáng)烈,速度大大降低,動(dòng)能消耗很大,這表明產(chǎn)生的波阻很大;相反的,斜激波對(duì)氣流的阻滯較小,氣流速度降低不多,動(dòng)能的消耗也較小,因而波阻也較小。斜激波傾斜的越厲害,波阻就越小。
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