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激波阻力
激波阻力
激波阻力(激波阻力)
是飛機(jī)在空氣中飛行過(guò)程中產(chǎn)生的一種較強(qiáng)的波，由空氣遭到強(qiáng)烈的壓縮而形成。
目錄 激波阻力 正激波和斜激波 激波阻力激波
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。
波阻
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�。�?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。
波阻產(chǎn)生
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。它的壓力分布如圖中虛線所示。對(duì)圖中兩種不同的飛行情況壓強(qiáng)分布加以比較，可以看出：在亞音速飛行情況下，最大稀薄度靠前，壓強(qiáng)分布沿著與飛行相反的方向上的合力，不是很大，即阻力不是很大，其中包括翼型阻力和誘導(dǎo)阻力。 可是在超音速飛行情況下，壓強(qiáng)分布變化非常大，最大稀薄度向后遠(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。當(dāng)然，如果飛機(jī)或機(jī)翼的任何一點(diǎn)上的氣流速度不超過(guò)音速，是不會(huì)產(chǎn)生激波和波阻的。 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。例如當(dāng)飛行速度在音速附近時(shí)，根據(jù)計(jì)算，波阻可能消耗發(fā)動(dòng)機(jī)大約全部動(dòng)力的四分之三。這時(shí)阻力系數(shù)Cx急驟地增長(zhǎng)好幾倍。這就是由于飛機(jī)上出現(xiàn)了激波和波阻的緣故。
正激波和斜激波正激波和斜激波形成
由上面所說(shuō)的看來(lái)，波阻的大小顯然同激波的形狀有關(guān)，而激波的形狀在飛行M數(shù)不變的情況下；又主要決定于物體或飛機(jī)的形狀，特別是頭部的形狀。按相對(duì)于飛行速度（或氣流速度）成垂直或成偏斜的狀態(tài)，有正激波和斜激波兩種不同的形狀。成垂直的是正激波，成偏斜的是斜激波。 在飛行M數(shù)超過(guò) 1時(shí)（例如M等于 2），如果物體的頭部尖削，象矛頭或刀刃似的，形成的是斜激波；如果物體的頭部是方楞的或圓鈍的，在物體的'前面形成的則是正激波。正激波沿著上下兩端逐漸傾斜，而在遠(yuǎn)處成為斜激波，最后逐漸減弱成為弱擾動(dòng)的邊界波。斜激波的情況也是一樣的，到末端也逐漸減弱而轉(zhuǎn)化為邊界波。在正激波之后的一小塊空間，氣流穿過(guò)正激波，消耗的動(dòng)能很大，總是由超音速降低到亞音速，在這里形成一個(gè)亞音速區(qū)。 M數(shù)的大小也對(duì)激波的形狀有影響。當(dāng)M數(shù)等于 1或稍大于 1（例如M= 1.042）時(shí)，在尖頭（如炮彈）物體前面形成的是正激波。如果M數(shù)超過(guò)1相當(dāng)多（例如M=2.479），形成的則是斜激波。
正激波和斜激波特點(diǎn)
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)和密度上升的最高，激波的強(qiáng)度最大，當(dāng)超音速氣流通過(guò)時(shí)，空氣微團(tuán)受到的阻滯最強(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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