飛行器機身多半具有旋成體或者接近旋成體的外形。長細比是機身的一個主要幾何參數，它是機身長度與機身最大橫截面直徑之比。
基本介紹
- 中文名：機身空氣動力特性
- 主要幾何參數：長細比
- 對象：飛行器
- 類型：特性
原理介紹,幾何參數,阻力,升力和力矩,非線性升力,
原理介紹
幾何參數
對於非旋成體形的機身，用面積與最大橫截面積相等的圓作為最大橫截面直徑。機身的最大橫截面積也經常被取作機身的升力和阻力係數的參考面積。機身一般由頭部、柱形中部和收縮的尾部組成，這 3部分又各有本身的長細比。此外，機身尾部的收縮比是尾端底部橫截面積與尾部最大橫截面積之比。這些幾何參數直接影響機身的升力、阻力和力矩特性。
阻力
在繞光滑機身的無粘、無分離、無激波流動理想情況下，機身的阻力等於零。這屬於著名的達朗貝爾疑題的性質。因此，在亞音速流動中，機身的阻力主要是由空氣粘性引起的表面摩擦阻力，它與機身表面的浸濕面積有關。如果機身內安裝有噴氣發動機或火箭發動機，機身尾部將被截斷，用以安裝噴口，這個尾端截面稱為底部。當發動機不工作時，外部氣流從底部周圍分離，並有將機身底部周圍空氣帶走的作用（即所謂引射作用），使機身底部形成低壓區，產生底部阻力。底部附近的氣流邊界層厚度直接影響引射作用的大小。因此，底部阻力在很大程度上取決於機身的長度、表面狀況和尾部的收縮比。
在超音速氣流中，機身頭部的激波或弱壓縮波後壓強增高，使頭部產生壓差阻力。當氣流從中部流向尾部時,又通過膨脹波減小壓強,使尾部也產生壓差阻力(圖1)。這種與波系相聯繫的壓差阻力是波阻力。機身長細比越大，波阻力越小。機身尾部之後，由於尾激波系的存在，超音速底部流動和底阻特性變得更加複雜，成為空氣動力學中的一個困難課題。 機身空氣動力特性
升力和力矩
如果機身十分細長，根據無粘流的細長體理論，小迎角時機身沿縱向單位長度的升力分布與機身橫截面積沿縱向的變化率成正比。因此，在亞音速有迎角時，機身頭部產生升力,柱形中部不產生升力,尾部有負升力。所以單獨機身的總升力很小，但頭部升力與尾部負升力構成了相當大的不穩定力矩，需要用安定面平衡這種不穩定力矩。超音速時，由於氣流在機身頭部之後的背風面上繼續膨脹，柱形中部也有相當大的升力。50年代以來出現了許多較為完善的理論方法，特別是數值計算方法，可用以計算繞機身的無分離流動問題。
機身空氣動力特性
機身空氣動力特性非線性升力
在小迎角無氣流分離時，機身的升力與力矩隨迎角的變化呈直線關係。大迎角時，從機身背風表面上分離的氣流捲成一對或數對較強的旋渦(圖2)。開始階段左右旋渦是對稱分布的,隨著迎角的繼續增大發展為不對稱。旋渦系中的低壓區提供附加升力，使機身的升力與力矩隨迎角的變化呈非線性關係。此外，機身旋渦還會對飛行器的翼面產生重要影響。研究機身上旋渦系的形成和發展對考察機身和飛行器大迎角非線性空氣動力特性有重要的作用。
