单选题
关于诱导阻力,以下说法错误的是( )。
A
滑翔机为了减小诱导阻力,常将机翼设计成又长又窄的高展弦比机翼
B
有的机翼上加装了翼梢小翼,目的是增强气流的下洗以增大升力,从而减小诱导阻力
C
飞行速度越快,诱导阻力越小
答案解析
正确答案:B
解析:
这是一道关于空气动力学中**诱导阻力(Induced Drag)**原理的题目。我们需要分析每个选项,找出说法错误的一项。
### 核心概念回顾
**诱导阻力**是伴随升力产生的一种阻力。由于机翼上下表面存在压力差,下表面的高压气流会绕过翼梢流向低压的上表面,形成**翼尖涡流**。这种涡流导致气流向下偏转(即**下洗**),使得实际作用在机翼上的气动力向后倾斜,其水平分量即为诱导阻力。
诱导阻力系数 $C_{Di}$ 与展弦比 $AR$ 和升力系数 $C_L$ 的关系大致为:
$$ C_{Di} = \frac{C_L^2}{\pi \cdot e \cdot AR} $$
其中 $e$ 为奥斯瓦尔德效率因子。
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### 选项逐一解析
#### A. 滑翔机为了减小诱导阻力,常将机翼设计成又长又窄的高展弦比机翼
* **分析**:正确。
* **理由**:根据上述公式,诱导阻力与**展弦比(Aspect Ratio, AR)**成反比。展弦比越大(机翼越细长),翼尖涡流的影响范围相对越小,下洗角越小,从而显著降低诱导阻力。滑翔机需要在无动力状态下保持极高的升阻比以延长滑翔距离,因此采用高展弦比机OP翼是典型的设计特征。
#### B. 有的机翼上加装了翼梢小翼,目的是增强气流的下洗以增大升力,从而减小诱导阻力
* **分析**:**错误**。
* **理由**:
1. **翼梢小翼的作用机制**:翼梢小翼(Winglets的主要目的是**阻碍**或**减弱**上下表面气流在翼尖的横向流动,从而**削弱翼尖涡流的强度**。
2. **关于下洗**:诱导阻力产生的根源正是气流的**下洗(Downwash)**。下洗角越大,诱导阻力越大。翼梢小翼通过减弱涡流,实际上是**减小**了有效下洗角,而不是“增强气流的下洗”。
3. **关于升力**:翼梢小翼的主要目的不是直接“增大升力”,而是通过改善气流结构来提高升阻比(即在不显著增加升力的情况下大幅减小阻力,或在相同升力下减小阻力)。虽然它可能略微改善局部升力分布,但描述为“增强下洗以增大升力”在物理原理上是完全颠倒的。**增强下洗会导致诱导阻力增大**。
#### C. 飞行速度越快,诱导阻力越小
* **分析**:正确(在维持平飞升力等于重力的前提下)。
* **理由**:
* 诱导阻力 $D_i$ 与速度的平方成反比($D_i \propto \frac{1}{V^2}$)。
* 推导:在水平直线飞行中,升力 $L$ 必须等于重力 $W$(常数)。升力公式为 $L = \frac{1}{2}\rho V^2 S C_L$。当速度 $V$ 增加时,为了保持 $L$ 不变,升力系数 $C_L$ 必须减小。
* 由于诱导阻力 $D_i \propto C_L^2$,且 $C_L \propto \frac{1}{V^2}$,所以 $D_i \propto (\frac{1}{V^2})^2 \times V^2 = \frac{1}{V^2}$。
* 因此,随着飞行速度增加,诱导阻力迅速减小。(注:此时寄生阻力会随速度平方增加,总阻力呈U型曲线,但仅就诱导阻力而言,速度越快确实越小)。
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### 结论
选项 **B** 的说法违背了空气动力学基本原理。翼梢小翼是通过**减弱**翼尖涡流和**减小**下洗效应来降低诱导阻力的,而非增强下洗。
故正确答案为:**B**
相关知识点:
诱导阻力相关要点谨记
题目纠错
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