单选题
如果民用固定翼无人机在机翼上有一层霜( )。
A
那么他的失速速度会减小
B
那么他的失速速度会增加
C
那么他的失速速度增加或减小不确定
答案解析
正确答案:B
解析:
这道题考察的是**空气动力学中机翼表面状态对飞行性能的影响**,特别是霜(Frost)对升力和失速特性的影响。
### 详细解析:
1. **霜对气流的影响**:
* 当机翼表面覆盖一层霜时,原本光滑的气动表面变得粗糙。
* 这种粗糙度会破坏机翼上表面的层流边界层,导致气流更早地发生分离(Flow Separation)。
* 气流分离会导致**最大升力系数($C_{L_{max}}$)显著降低**。
2. **失速速度的定义与公式**:
* 失速速度($V_s$)是指飞机在特定构型和重量下,能够维持水平飞行所需的最小速度。
* 根据升力公式 $L = \frac{1}{2} \rho V^2 S C_L$,在水平飞行中,升力 $L$ 等于重力 $W$。
* 因此,失速速度的计算公式为:
$$ V_s = \sqrt{\frac{2W}{\rho S C_{L_{max}}}} $$
其中:
* $W$ 为飞机重量
* $\rho$ 为空气密度
* $S$ 为机翼面积
* $C_{L_{max}}$ 为最大升力系数
3. **逻辑推导**:
* 由公式可知,失速速度 $V_s$ 与最大升力系数 $C_{L_{max}}$ 的平方根成**反比**。
* 因为霜的存在导致 $C_{L_{max}}$ **减小**,所以分母变小。
* 当分母变小时,整个分数值变大,即 **$V_s$ 增加**。
4. **结论**:
* 机翼结霜会使飞机在更高的速度下就发生失速,即**失速速度增加**。
* 这也是为什么航空法规严格禁止在机翼、尾翼或螺旋桨上有霜、雪或冰的情况下起飞的原因,因为这会极大地缩短安全裕度,极易导致起飞阶段失速坠毁。
### 选项分析:
* **A. 那么他的失速速度会减小**:错误。这需要最大升力系数增加,而霜会降低升力效率。
* **B. 那么他的失速速度会增加**:**正确**。霜破坏了气动外形,降低了最大升力系数,导致需要更高的速度才能产生足够的升力来维持飞行,从而提高了失速速度。
* **C. 那么他的失速速度增加或减小不确定**:错误。物理规律是确定的,霜必然导致气动性能恶化,失速速度必然增加。
因此,正确答案是 **B**。
相关知识点:
机翼有霜失速速度增加
题目纠错
2023电力行业多旋翼无人机竞赛
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