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2023电力行业多旋翼无人机竞赛
10,025
判断题

在小速度平飞时,高度增加,诱阻功率增大较多,而废阻功率减小较少,因此,平飞所需功率增大在大速度平飞时,高度增加,诱阻功率增大程度减小,而废阻功率减小程度增大,平飞所需功率有所减小。

A
正确
B
错误

答案解析

正确答案:A

解析:

这道题考察的是**飞行高度变化对平飞所需功率各分量(诱导阻力功率和废阻功率)的影响**,以及不同速度区间下这种影响的差异。 以下是详细的解析: ### 1. 基本物理原理 平飞所需功率 $P_{req}$ 由两部分组成: $$ P_{req} = P_i + P_p $$ 其中: * $P_i$:**诱导阻力功率**(Induced Power),主要与升力系数有关,低速时占主导。 * $P_p$:**废阻功率**(Parasite Power,也称型阻功率),主要与动压和废阻系数有关,高速时占主导。 当**高度增加**时,空气密度 $\rho$ 减小。为了维持平飞(升力等于重力 $L=W$),在相同指示空速(IAS)或真空中速(TAS)条件下,飞机需要调整迎角或速度。通常讨论“高度增加对功率曲线的影响”时,我们关注的是在**相同真空速(TAS)**或**相同升力系数**下的变化趋势,但更直观的理解是看功率曲线的整体移动。 关键影响如下: 1. **诱导阻力功率 ($P_i$)**:$P_i \propto \frac{W^2}{\rho V S \pi e AR}$。随着高度增加,$\rho$ 减小。若保持真空速 $V$ 不变,诱导阻力会显著增大,因此诱导功率 $P_i$ **增大**。 2. **废阻功率 ($P_p$)**:$P_p = D_p \cdot V = \frac{1}{2} \rho V^3 S C_{D0}$。随着高度增加,$\rho$ 减小。若保持真空速 $V$ 不变,废阻功率 $P_p$ **减小**。 ### 2. 小速度平飞时的分析 * **状态特征**:在小速度(低速)区域,飞机接近最小功率速度或失速速度,此时**诱导阻力占主导地位**,废阻占比很小。 * **高度增加的影响**: * **诱阻功率**:由于 $\rho$ 减小,为了产生相同的升力,诱导阻力显著增加,导致诱阻功率 $P_i$ **大幅增大**。 * **废阻功率**:虽然 $\rho$ 减小导致废阻功率 $P_p$ 减小,但由于低速时废阻本身数值很小,所以其减小的绝对值**较少**。 * **综合结果**:$P_i$ 的大幅增加超过了 $P_p$ 的小幅减小,因此**平飞所需总功率增大**。 > **结论前半部分正确**:“在小速度平飞时,高度增加,诱阻功率增大较多,而废阻功率减小较少,因此,平飞所需功率增大。” ### 3. 大速度平飞时的分析 * **状态特征**:在大速度(高速)区域,**废阻占主导地位**,诱导阻力占比很小。 * **高度增加的影响**: * **诱阻功率**:虽然 $\rho$ 减小会导致诱阻功率增大,但在高速时诱导阻力本身很小,因此其增大的绝对值**较小**(即“增大程度减小”是相对于低速时的剧烈变化而言,或者指其在总功率中的权重低)。 * **废阻功率**:由于 $\rho$ 减小,且废阻功率与 $\rho$ 成正比(在固定TAS下),废阻功率 $P_p$ 会**显著减小**。因为高速时废阻基数大,所以减小的绝对值**较大**。 * **综合结果**:$P_p$ 的大幅减小超过了 $P_i$ 的小幅增加,因此**平飞所需总功率有所减小**。 > **结论后半部分正确**:“在大速度平飞时,高度增加,诱阻功率增大程度减小(意指增量不大),而废阻功率减小程度增大(意指减量很大),平飞所需功率有所减小。” ### 4. 总结 * **低速区**:诱导功率主导 -> 密度降低导致诱导功率剧增 -> 总功率增加。 * **高速区**:废阻功率主导 -> 密度降低导致废阻功率剧减 -> 总功率减小。 这解释了为什么飞机的**最小功率速度对应的功率值**随高度升高而增大(因为最小功率点通常偏向低速侧,受诱导功率影响大),而在高速巡航阶段,升高高度往往能降低所需功率(从而提高燃油效率,直到达到最大允许马赫数或其他限制)。 因此,题干描述符合空气动力学规律。 **答案:正确**

相关知识点:

小大速度平飞高度与功率关系

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