机翼的压力分布
从风洞模型和实际大小的飞机上所作的试验上,已经确知在不同迎角的机翼表面气流中,表面的不同区域压力有负的(比空气压力小)也有正的(比空气压力大)。上表面的负压产生的力比下表面空气冲击机翼产生的正压得到的力更大。图2-8显示了三个不同迎角时沿机翼的压力分布。通常,较大迎角时压力中心前移,小迎角时压力中心后移。在机翼结构的设计中,压力中心的移动是非常重要的,是因为其影响大迎角和小迎角时作用于机翼结构上的空气动力负荷的位置。飞机的航空动力学平衡和可控制性是由压力中心的改变来控制的。

压力中心是通过计算和机翼迎角在正常的极值范围内变化的风洞测试得到的。当迎角变化时,压力分布特性也就不同。
图2-8所示,在每个迎角时正负压力加总得到合力。总合力用图2-9中的合力矢量来表示。

这个力矢量应用的点在术语上称为 “压力中心CP”。对于任意给定的迎角,压力中心在合力矢量和弦线的焦点位置。这个点用机翼弦的百分比来表示。对于一个60英寸弦的30%位置的压力中心点即机翼后缘的18英寸位置。设计者这样设计机翼的时候,压力中心就在飞机的重心,飞机总会平衡。然而,压力中心的位置随机翼迎角的变化而改变,这样困难就出现了。如图2-10

在飞机的正常飞行姿态范围内,如果迎角增加,压力中心就向前移动;反之则后移。因为重心固定在一点,很明显,迎角增加时,升力中心朝重心的前面移动,产生一个抬升机头的力,或者增加多一点迎角。另一方面,如果迎角减小,升力中心后移,趋向于迎角减小很多。这样就可以看到,正常的机翼是内在不稳定的,这样就必须增加一个额外的辅助设备如水平尾翼来维持飞机纵向平衡。
所以飞行中的飞机平衡取决于重心和机翼压力中心的相对位置。经验已经表明重心在机翼弦线的20%附近的飞机可以获得平衡和满意的飞行。
锥形的机翼表明了翼展范围内翼弦的多样性。指定某弦线其平衡点可以被表示开始变得有必要。这个弦即知名的平均空气动力弦(MAC),通常定义为假设的非锥形机翼的弦,它和被讨论的机翼有相同的压力中心特性。
飞机的载荷和重量分布也影响重心的位置而产生额外的力,进而影响飞机的平衡。

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