单选题
186.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现比机翼
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:什么是诱导阻力?
诱导阻力是伴随升力产生的一种阻力。当机翼产生升力时,机翼下表面的高压气流会绕过翼梢流向机翼上表面的低压区,形成**翼梢涡流**。这种涡流导致流过机翼的气流向下偏转,产生**下洗流(Downwash)**。下洗流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。
诱导阻力的主要特点:
1. 与升力的平方成正比。
2. 与飞行速度的平方成反比(速度越快,诱导阻力越小)。
3. 与展弦比(Aspect Ratio)有关,展弦比越大,诱导阻力越小。
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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现比机翼**
* **分析**:**正确**。
* 展弦比(Aspect Ratio)定义为翼展的平方除以机翼面积($AR = b^2 / S$)。
* 高展弦比意味着机翼“又长又窄”。
* 根据诱导阻力公式 $D_i = \frac{L^2}{\frac{1}{2}\rho V^2 \pi e b^2}$,诱导阻力与翼展 $b$ 的平方成反比。翼展越长(即展弦比越高),翼梢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。
* 滑翔机需要极高的升阻比以维持长时间滑翔,因此采用高展弦比机翼是标准设计。
#### **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**。
* **翼梢小翼(Winglets)的作用原理**:翼梢小翼的主要目的是**阻碍**或**减弱**机翼上下表面气流在翼梢处的横向流动,从而**削弱翼梢涡流的强度**。
* **关于下洗**:诱导阻力产生的根源正是**下洗流**。如果“增强气流的下洗”,会导致有效迎角进一步减小,气动力矢量更向后倾斜,反而会**增大**诱导阻力。
* **正确逻辑**:翼梢小翼通过减弱翼梢涡流,从而**减小**了下洗角(Downwash Angle),使得升力矢量更接近垂直方向,减少了向后的阻力分量,进而减小诱导阻力。它并不是通过“增强下洗”来工作的,也不是直接为了“增大升力”(虽然效率提高等效于升力品质提升,但物理机制描述错误)。
#### **C. 飞行速度越快,诱导阻力越小**
* **分析**:**正确**。
* 诱导阻力系数 $C_{Di}$ 与升力系数 $C_L$ 的平方成正比。
* 在水平匀速飞行中,升力 $L$ 等于重力 $W$(基本恒定)。根据升力公式 $L = \frac{1}{2}\rho V^2 S C_L$,当速度 $V$ 增加时,为了保持升力不变,升力系数 $C_L$ 必须减小。
* 因为 $C_{Di} \propto C_L^2$,所以 $C_L$ 减小会导致 $C_{Di}$ 迅速减小。
* 虽然动压 $\frac{1}{2}\rho V^2$ 随速度增加而增加,但综合计算表明,诱导阻力 $D_i$ 大致与速度的平方成反比($D_i \propto 1/V^2$)。因此,速度越快,诱导阻力越小。(注:低速时诱导阻力占主导,高速时寄生阻力占主导)。
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### 结论
* 选项 A 描述正确,符合高展弦比减小诱导阻力的原理。
* 选项 B 描述错误,翼梢小翼是为了**减弱**下洗和翼梢涡流,而非增强下洗。
* 选项 C 描述正确,符合诱导阻力与速度的关系。
题目要求选出**错误**的说法,因此正确答案是 **B**。
相关知识点:
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