飞机之所以能飞起来是因为升力, 而产生的升力机制很复杂, 不同条件下升力的成因有不同 。 康达效应虽然不是飞机升力的主流和主力, 但不少飞机应用后能增加升力, 那么, 这是怎么做到的呢?
康达效应
康达效应又叫附壁作用或者柯恩达效应 。 它讲的是流体(水流或气流)有离开本来的流动方向, 随着凸出的物体表面流动的倾向 。
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如上面的动图中, 水流本来垂直往下走, 但因为有一个带有曲面的物体靠近后, 水流被改变了方向 。
康达效应不少人在生活中肯定遇到过, 只是有的人没有意识到而已 。 最常见的例子就是用汤勺来改变水流, 如下图:
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图中的例子很多人无意间会遇到, 把勺子靠近水流后, 水流改变了流动方向, 被勺子吸引了过来 。
上面的实验中, 如果加大水流, 就会看到勺子往右靠近 。 水流越大, 靠近的越多 。
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勺子往右靠近的程度跟水流大小成正比 。
上面图中演示的现象就是康达效应, 可能说附壁作用更能让人理解一些 。 一些飞机通过康达效应增加升力, 这是怎么做到的呢?
其实不难理解 。 在上面的动态演示中, 勺子把水流的方向改变了, 而我们知道, 一个物体的运动方向发生改变, 得需要一个力, 垂直的水流改变了运动方向, 这个力显然是勺子给它的 。 根据牛顿第三定律, 勺子对流体施加一个偏转的力, 那么流体也必定会施与物体一个反向偏转的力 。
如此, 如果将发动机安装在机翼上方, 发动机的高速气流的运动方向发生偏转, 顺着机翼的曲面吹出, 根据康达效应, 这会给机翼带来一定的升力 。 正如下图中的乒乓球一样:
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图中乒乓球, 用一根管子向乒乓球的右侧吹气, 结果, 乒乓球偏转了气体, 气体反过来也给乒乓球一个力, 使其向右运动 。
上面的乒乓球的例子, 如果把乒乓球想象成机翼, 管子吹出的气体想象成是发动机的吹气, 那么乒乓球的向右运动可以想象成机翼向上运动, 也就是产生了升力 。
现在的问题是, 乒乓球这个曲面, 为什么能偏转气流?具体原因如下图:
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左面的圆代表乒乓球, 右边带箭头的白线代表初始气流 。 气球和乒乓球之间的斑点代表大气分子 。
显然, 在用管子对乒乓球的右侧吹气时, 气流按理应该是笔直的方向, 这没有错, 但是, 由于高速气流会有一个吸附作用, 它会吸引并带走乒乓球和高速气流之间的气体, 从而在那个位置产生一个低压区 。
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高速气流带走气体示意图 。
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低压区的形成, 必然会反过来影响气流的运动方向 。
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结果就是, 流体(气流或者水流)如上图这种运动轨迹 。 这就是康达效应 。
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