举力juli

流体对其内部静止或运动物体向上的作用力，又称升力。它有静升力和动升力之分。相对于流体静止的物体受到的举力称为静升力，也就是所谓的浮力。它遵守阿基米德定律；相对于流体运动而受到的举力则称为动升力。它与物体的几何形状及相对于流体的运动状态有关。固定翼飞机、直升飞机和水翼船等都是依赖动升力工作的。2000多年前，阿基米德已经发现浮力定律。我国在古代也早已知道如何利用空气举力将风筝和孔明灯送上天空。但真正利用动升力的时代却是从本世纪初开始的。1903年，美国的莱特兄弟成功地飞行了第一驾可操纵的动力飞机。1906年，苏联空气动力学家儒科夫斯基提出了确定飞机机翼升力的公式，即著名的茹可夫斯基公式。为飞机的设计奠定了理论基础。从此，人类社会进入了飞行时代。现在航空工业已成为衡量一个国家的科技水平和国力的重要标志。伯努利方程表明：流速大的区域，动压小；流速小的区域，动压大。如果让机翼或水翼上方的流速大于下方的流速，则它们上下两侧的压强差必定指向上方，从而产生动升力。动升力（以下称升力）与下列因素有关：
❶速度：当航速为30米/秒时，机翼的升力为9.8×10³牛；当航速达到60米/秒时，同机翼的升力变成3.9×10⁴牛。这就是说，升力的增加要比速度的增加快得多。一次世界大战时，飞机的航速很低，只有安装双翼（下上两层）甚至三翼才能获得足够的升力把飞机托在空气中；而二次世界大战时，飞机航速大幅度提高，只安装单翼就可获得足够的升力。
❷流体密度：机翼或水翼的升力与流体密度成正比。在海拔4800米的高度，空气的密度只有海平面处的60%，在航速及其他条件不变的情况下，机翼的升力也只有海平面附近的60%左右。
❸冲角：机翼弦线（机翼前后缘的连线）和远前方气流之间的夹角称为冲角，又称攻角。飞机起飞时冲角为正，俯冲时冲角为负。冲角有一个临界值，一般为14°～20°。机翼冲角越接近这个临界值，升力增加的越大；但冲角超过这个临界值后，升力反而急剧下降，产生所谓的失速现象。这是因为超过临界值后，机翼上翼面会产生严重的气流分离。
❹翼型：若机翼形状不对称，为圆头、尖尾、弓背、平底的形状，见图1。即使冲角为零，也会使机翼上方的流线比下方的密集而产生升力，见图2；若机翼对称，则只有通过不为零的冲角来产生升力，如图3。

式中L为升力，1/2ρv²为面积A上的动压。升力系数与物体的几何型状及冲角有关，它的平方与诱导阻力成正比。升力系数是设计机翼所依靠的重要参数。飞机飞行姿态的改变也与升力系数的变化有关。

图1