转帖-《小打小闹话航模-原理篇》-13 谭楚雄

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小打小闹话航模——原理篇

谭楚雄

9、解释升力的种种方法


“升力”是飞行原理的核心问题，古今中外有过种种解释方法，航空模型活动启发人们去思考，爱动脑筋的学生往往会提出一些不好解答的问题。为此我把它们收集在一起，并一一加以评论，计有：
轻身论——古代认为鸟类煽动翅膀，血液在身体和翅膀之间流动，重量交替减轻而上升。显然是错误的。
撞击论——空气正面打击的分力形成升力。此论把流体视为固体，也是错误的。因为应用了牛顿定律，消极作用很大。
真空论——机翼上面空气相对稀薄形成升力。实际并不存在稀薄，此论完全错误。近代有些书还沿用此说。
流程论——机翼上下流程不同造成流速差而产生升力。此说能合理解释平凸翼型，是目前最流行的解释方法。但不能解释凹凸翼型和迎角，有很大的局限性。
流管论——设想把机翼（凹凸）放在流管中，机翼上下的空气相当于进入收缩和扩大的流管而产生升力。此说能解释平凸、凹凸翼型，是当前最流行的解释方法。但不能解释迎角，甚至互相冲突，也存在严重问题。
环流论——环流造成机翼上下速度差而形成升力。能用于计算，是当前顶尖的解释方法。但是形成环流的物理原因（表面摩擦）的解释显然不合理。
就是说对于升力还没有一个理想的解释方法。
根据这些观点我写了一篇文章在《航空知识》上发表。编辑把题目改为解释升力方法的“质疑”。

10、浮力气流

    1980年我回到了阔别20年的航模界，“似曾相识燕归来”，情况发生了很大的变化。拿气流来说，发明了热敏气流仪，江西队稍后还研制出有记录的气流仪，判断气流有了长足的进步。
    但是，判断气流失误仍时有发生。什么原因？我想，此前我们观察气流的方法，尽管形式各样，其基础都是热气流理论。热气流理论本身就存在缺 陷。气团升降的直接原因是比重的差别，温度是造成气团比重差别的重要原因，但不是唯一的原因。气压和空气成分同样也可以造成气团比重的差别。其中最活跃的是空气湿度，水气的比重只有干空气比重的0.6左右。在气压、温度相同的情况下，湿度较大的气团的比重较小。就会形成上升气流。
    所以，判断气流应综合考虑温度、气压、湿度三个因素。我推出一个气团比重与温度、气压、湿度的关系式，管它叫做“浮力气流公式”。北京航模队十分重视，黄云、柳孝民开始按公式研制新的气流仪，视为秘密“武器”。
    此事因北京航模队解散而夭折。

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借谭老师谈到的解释升力的种种方法，在这里我引用一段我在网上看到的一篇《模型飞机的空气动力学》（署名作者by
bf109
2003/04/22）的长篇文章，其中对升力解释有新的概念，大家也不妨提出自己的见解。

“设法使机翼上部空气流速较快，静压力则较小，机翼下部空气流速较慢，静压力较大，两边互相较力﹝如图1-3﹞，于是机翼就被往上推去，然后飞机就飞起来。以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走，一个流经机翼的上缘，另一个流经机翼的下缘，两个质点应在机翼的后端相会合﹝如图升力1﹞，经过仔细的计算后发觉如依上述理论，上缘的流速不够大，机翼应该无法产生那么大的升力，现在经风洞实验已证实，两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘﹝如图升力2﹞。”


这篇空气动力学的文章我曾介绍给《航空模型》杂志，《航空模型》杂志摘要转载过。
此文我也一直保存，如果有需要可以提供，图文并茂共有32000字。
文中还展示了一幅非常壮观的翼尖涡流照片，使得我们对诱导阻力的认识更加形象和深刻。贴在附件上。