民用客机知识之一：诱导阻力

诱导阻力

作者：上海飞机设计研究院高级工程师杨小权博士

1894年，兰彻斯特发展了升力涡流理论，但是由于其著作语言晦涩难懂和缺乏严格的数学推导，其理论没有被人们接受。最后，普兰特尔创立了一套纯数学理论，表明诱导阻力系数和升力系数的平方成正比，和展弦比成反比。他还表明，对于给定的展弦比，如果沿翼展方向的升力分布曲线是椭圆形，则诱导阻力最小。这是一重大的突破，但是由于当时的诱导阻力只占整个飞机阻力的5%，兰彻斯特和普兰特尔关于大展弦比机翼的论点被人们忽略了。后来，兰彻斯特-普兰特尔涡流理论逐渐被人们接受，最初是在德国，用于海因克尔公司的He70飞机上，之后，才在美国和英国得到广泛应用。

注：兰彻斯特，F．W．(Frederick William Lanchester 1868～1946) 英国工程师、流体力学家和运筹学家，英国汽车与航空工程先驱者。1868年10月23日生于伦敦，1946年3月8日卒于伯明翰。1891年毕业于哈特利大学学院(今南安普顿大学)和国立理科学院后，到伯明翰从事燃气机技术工作。1896年制成英国第一辆汽车，后经改进并发展而成批生产。1909年起他担任英国家航空顾问委员会成员。

图1 诱导阻力

如图1所示，由于上下翼面之间存在压力差，空气趋向于围绕翼尖流动。由于这种现象在整个翼展向范围内发生，每个机翼上旋转气流的涡面离开后缘后，形成两个大涡。这样就在机翼之后诱导出下洗流，减少了机翼的有效迎角，并将升力矢量向后偏转。诱导阻力可以看作是升力矢量的向后分量。

利用大展弦比机翼的空气动力学优势，法国人莫里斯-于雷尔（Maurice Hurel）在20世纪50年代初设计制造了于雷尔-杜波依斯（Hurel-Dubois）系列飞机。但是这一系列飞机没有进入民用运输机市场，只生产了10架，其中8加被法国国家地理研究所作为航测飞机使用。这种机翼后来经过改进，被肖特兄弟飞机制造公司用于“空中货车”(Skyyan)飞机(图2)。

于雷尔-杜波依斯飞机