单选题
表面脏污的机翼与表面光洁的机翼相比,( )。
A
最大升力系数下降,阻力系数增大
B
相同升力系数时其迎角减小
C
同迎角下升力系数相同,阻力系数加大
D
相同迎角下升力系数,阻力系数都加大
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题考查的是**空气动力学中表面粗糙度对机翼气动性能的影响**。
### 解析过程:
1. **边界层与气流分离原理**:
* 机翼表面的光洁程度直接影响附面层(边界层)的状态。
* 当机翼表面脏污(如有灰尘、昆虫残骸、冰霜或粗糙不平)时,会破坏层流边界层,促使气流更早地转变为湍流,或者增加表面摩擦阻力。
* 更重要的是,粗糙表面会导致气流在机翼上表面更早发生**气流分离**(Flow Separation)。
2. **对最大升力系数 ($C_{Lmax}$) 的影响**:
* 最大升力系数通常出现在临界迎角附近,此时气流即将大面积分离。
* 由于脏污表面导致气流提前分离,机翼在较小的迎角下就会失速。因此,**最大升力系数会显著下降**。这意味着飞机在起飞或着陆时需要更高的速度才能产生足够的升力,或者在相同速度下能产生的最大升力变小了。
3. **对阻力系数 ($C_D$) 的影响**:
* 表面脏污增加了表面的粗糙度,直接导致**摩擦阻力**增加。
* 同时,由于气流提前分离,机翼后部的低压区扩大,导致**压差阻力**(形状阻力)也显著增加。
* 因此,在任何给定的迎角下,脏污机翼的**阻力系数都会增大**。
4. **选项分析**:
* **A. 最大升力系数下降,阻力系数增大**:符合上述分析。表面粗糙导致提前失速($C_{Lmax}$ 降低)和阻力增加($C_D$ 增大)。这是正确答案。
* **B. 相同升力系数时其迎角减小**:错误。为了产生相同的升力,由于效率降低,通常需要**更大**的迎角(在未失速前),或者说在相同迎角下产生的升力更小(直到接近失速点前的线性区域受影响较小,但整体效率是降低的)。这个表述不准确且不是主要特征。
* **C. 同迎角下升力系数相同,阻力系数加大**:错误。虽然在中小迎角下,升力系数的变化可能不如阻力系数变化那么剧烈,但在大迎角下升力系数会明显下降。而且“最大升力系数下降”是更关键的安全指标。此外,严格来说,表面粗糙也会轻微影响升力线斜率,但主要影响确实是阻力增加和最大升力降低。选项A比C更全面且准确地描述了危害。
* **D. 相同迎角下升力系数,阻力系数都加大**:错误。升力系数不会加大,反而在大多数情况下(特别是高迎角时)会减小或提前达到峰值后急剧下降。
### 结论:
表面脏污会破坏机翼的气动外形平滑度,导致气流提前分离,从而使得**最大升力系数降低**(更容易失速)以及**阻力系数增大**(飞行效率降低,油耗增加)。
因此,正确答案是 **A**。
相关知识点:
机翼脏污,升力系数降阻力增
题目纠错
2023电力行业多旋翼无人机竞赛
