单选题
升力一定的前提下,一个长而瘦(展弦比大)的机翼比一个短而宽(展弦比小)的机翼阻力( )。
A
大
B
相等
C
小
D
无法比较
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题主要考察的是空气动力学中**诱导阻力(Induced Drag)**与**展弦比(Aspect Ratio)**之间的关系。
### 解析过程:
1. **阻力的组成**:
飞机飞行时的总阻力主要由两部分组成:
* **寄生阻力(Parasitic Drag)**:包括摩擦阻力和压差阻力,主要与机翼的表面积、形状和速度有关。
* **诱导阻力(Induced Drag)**:这是由产生升力而伴随产生的阻力。由于机翼上下表面存在压力差,气流会从高压区(下表面)绕过翼尖流向低压区(上表面),形成翼尖涡流。这种涡流导致气流向下偏转(下洗流),使得实际升力方向向后倾斜,从而产生一个向后的分力,即诱导阻力。
2. **展弦比的定义**:
展弦比($AR$)是机翼展长($b$)的平方与机翼面积($S$)之比,即 $AR = b^2 / S$。
* **长而瘦**的机翼:展长大,面积相对较小或不变,因此**展弦比大**。
* **短而宽**的机翼:展长小,因此**展弦比小**。
3. **诱导阻力与展弦比的关系**:
诱导阻力系数 $C_{Di}$ 的计算公式为:
$$ C_{Di} = \frac{C_L^2}{\pi \cdot AR \cdot e} $$
其中:
* $C_L$ 是升力系数。
* $AR$ 是展弦比。
* $e$ 是奥斯瓦尔德效率因子(通常接近1)。
从公式可以看出,在**升力一定**(即 $C_L$ 基本恒定或为了产生相同升力所需的状态)的前提下,**诱导阻力与展弦比成反比**。
4. **结论分析**:
* **展弦比大(长而瘦)**的机翼:翼尖效应相对较弱,翼尖涡流的影响范围占总翼展的比例较小,因此产生的**诱导阻力较小**。
* **展弦比小(短而宽)**的机翼:翼尖效应显著,诱导阻力较大。
虽然长而瘦的机翼可能会因为表面积略大或结构原因导致寄生阻力略有变化,但在空气动力学的基本理论对比中,高展弦比机翼的主要优势就是**减小诱导阻力**,从而提高升阻比。因此,在升力一定的前提下,长而瘦的机翼总阻力通常更小(尤其是在低速或高升力系数状态下,诱导阻力占主导)。
### 最终答案:
故正确选项为 **C. 小**。
相关知识点:
展弦比大机翼阻力小
题目纠错
2023电力行业多旋翼无人机竞赛
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