偶看新闻航天新光:地面效应
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/28 21:08:25
地面效应
科技名词定义
- 中文名称：
- 地面效应
- 英文名称：
- ground effect
- 定义：
- 当飞机靠近地面飞行时，由于地面的限制使机翼的下洗减少，因而在迎角不变的情况下可以增加升力，减少诱导阻力，并增加飞机的俯仰稳定性。
- 应用学科：
- 航空科技（一级学科）；飞行原理（二级学科）
地面效应地面效应（Ground effect） 亦称为翼地效应 (Wing-In-Ground effect, WIG)或翼面效应 (Wing-In-Surface-Effect, WISE)，是一种使飞行器诱导阻力减小，同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应：当运动的飞行器掉到距地面（或水面）很近时，整个飞行器体的上下压力差增大，升力会陡然增加。前苏联和中国目前是利用这种效应研制翼地效应飞行器最先进的国家。
编辑本段概述
这种现象在飞机或是赛车产生的气流被地面或水面影响时就会发生。 此种现象主要使用在两个地方： 1.赛车利用特殊设计的车底来产生下向力来增加贴地性。如此一来车轮的摩擦力就会提高从而令赛车更有效率。 2.翼地效应机 (Wing-In-Ground Vehicle, Ground Effect Vehicle GEV)是一种利用翼地效应所产生的强大上扬力来飞行的特殊航空机。编辑本段翼地效应对航空机的影响
因为在同样的速度和推力下，近地飞行产生翼地效应时机体会有更大的上扬力。因此翼地效应能有效地提升近地飞行时飞机的燃料效率。不过因为一般飞机只有在起飞或降落时会这么近地，因此亦大部份飞机都只有这些时候能从翼地效应取得好处。 不过，翼地效应对于机师来说亦需要紧慎对应。在降落时，飞机会在最后几尺因为获得翼地效应的上扬力而突然上升(此情况被称为"balloon")。如果不懂对应，飞机就会在减速时
地面效应
突然急速提升高度，亦其是降落速度其实非常接近失速速度，所以此时极易变成失速的状态。而即使只是数十尺亦可能做成严重甚至致命的意外。如果跑道够长的话，那么就能够采用慢慢减速来对应翼地效应产生的"balloon"，另一个方法则是放弃直接降落，加速取回飞行的上扬力，绕圈回来再次降落。产生的原因
翼地效应产生的原因在物理学上还有争议，一般认为翼地效应是因为气流在机翼和地面/水面成为了一个高压气垫而产生了更大的上扬力。但是风洞实验却同时得出数据，显示高压气垫虽然存在，但是地面/水面主要作用为扰乱翼尖涡流。在没有翼尖涡流的情况下，机翼的攻角能变得更为接近理论水平，从而使飞机更有效率。对安全的影响
现在航空界普遍认为地面效应是因为地面或水面阻止了翼尖涡流的下洗，同上诉，即相对气流的来向（等同于攻角）更接近于理论水平，从而减小了诱导阻力，对飞行品性来说是有利的 但是为什么说对飞行安全有影响呢？首先，地面效应的作用范围（垂直高度）等同于飞机的翼展长度。特别是在飞机起飞过程中，由于地面效应，飞机感觉更容易从地面上拉起来，这是地面效应带来的好处。可是，此时飞机处于低速大迎角的范围，非常接近失速，当飞机爬升超过了地面效应的作用范围以后，翼尖涡流的下洗不再被阻挡，造成了相对气流的偏移，结果是迎角进一步增大，更接近于失速。此时飞机若未能加速到更安全的速度，将有可能进入失速，而此时的离地高将难以使飞机从失速中改出。编辑本段翼地效应对汽车的影响
对赛车设计的影响
在赛车上，设计师并不想要上扬力而是需要下向力。利用气流所产生的下向力，赛车在转弯时的速度就能提升。(1970年代开始经常使用在汽车上面的扰流板等并非地面效应使用例) 而要提升下向力，就需要使汽车和地面间的空气压力减少。而减少压力的方法，利用伯努利定律我们可以知道，就是要使空气加速。方法有二，首先是利用车底设计来使空气导入窄小的车底管道，第二就是利用风扇强行加速空气。 现今2006年，有很多赛车的正式规则都禁止赛车设计利用地面效应，包括一级方程式赛车。对汽车外部流动的影响
地面效应是汽车空气动力学研究的主要难点之一。 在考虑汽车与地面相对运动的基础上，利用壁面函数法计及移动地面对湍流流动的近壁效应影响，初步建立地面效应模型，然后通过求解采用K-( 紊流模型的Navier-Stokes方程组,对某沙漠车模型外部流场进行了数值模拟。结果表明,风阻系数随离地间隙增加而变大，气动升力系数随离地间隙的变化而非单调变化。若不考虑汽车与地面的相对运动将使计算结果误差较大，导致所得风阻系数偏小，升力系数偏大。计算结果与移动模型法的精确试验结果一致，说明地面效应模型能够正确反映地面对汽车外部流动的影响。编辑本段轿车地面效应的数值模拟
以简化的轿车模型为研究对象，利用移动边界条件进行地面效应的数值模拟，得到了轿车的气动力数据。并与同样条件下固定地面边界条件数值模拟的压力曲线进行了比较和分析，其数值模拟结果与实验值的
地面效应
对比表明二者吻合较好。该模拟方法基本消除了固定边界层对车身底部的影响，从而提高了地面效应数值模拟精度。