地面效應

地面效應

地面效應,又稱翼地效應,地面對飛行器的空氣動力干擾。當飛行器接近地面飛行時,地面影響空氣繞飛行器的流動,使飛行器的空氣動力特性與遠離地面時的不同。這種影響隨離地面高度的增加而迅速減小。地面對飛行器的影響可看作是以地面為鏡面的飛行器映像(位於地面下的倒像)對飛行器本身的干擾。

產生原因

翼地效應產生的原因在物理學上還有爭議,一般認為翼地效應是因為氣流在機翼和地面/水面成為了一個高壓氣墊而產生了更大的上揚力。但是風洞實驗卻同時得出數據,顯示高壓氣墊雖然存在,但是地面/水面主要作用為擾亂翼尖渦流。在沒有翼尖渦流的情況下,機翼的攻角能變得更為接近理論水平,從而使飛機更有效率。

對飛機的影響

地面效應地面效應
因為在同樣的速度和推力下,近地飛行產生翼地效應時機體會有更大的上揚力。因此翼地效應能有效地提升近地飛行時飛機的燃料效率。不過因為一般飛機只有在起飛或降落時會這么接近地面,只有在這些時候能從翼地效應取得好處。
不過,翼地效應對於機師來說亦需要緊慎對應。在降落時,飛機會在最後幾尺因為獲得翼地效應的上揚力而突然上升(此情況被稱為“balloon”)。如果不懂對應,飛機就會在減速時突然急速提升高度,此時由於飛機的速度已經非常接近失速速度,極易真的演變成失速的狀態,此時,即使只是數十尺的距地高度,還是可能造成嚴重甚至致命的意外。一般而言,如果跑道夠長,飛行員就能夠採用慢慢減速來對應翼地效應產生時的“balloon”,另一個方法則是放棄直接降落,提升空速取回飛行的上揚力,繞圈回來再次降落。

套用

利用地面效應可以設計出全新的飛行器──地效飛機。地效飛機貼近地面飛行,能夠獲取更大的升力,消耗更少的功率。20世紀六七十年代,美、蘇、法、德、英、日等國都研製過地效飛機。其中,前蘇聯的地效飛機最為成功,60年代研製的“母鷂”式地效飛機最大速度可達550千米/小時,離地高7~15米,可載人800~900名。地效飛機的套用前景十分廣闊,既可用於反潛反艦、掃雷布雷、軍用運輸等軍事領域,也可用於貨物運輸、污染監測、資源調查等民用領域。

其他領域

地面效應可產生於低空飛行的飛機或直升機,汽車和汽艇也存在這種效應。高速行駛的小驕車由於地面效應和特殊的外形,會產生升力,引起汽車“打飄”,對汽車的駕駛和安全有嚴重影響。因而高速行駛的小汽車都要儘量減小地面效應,對速度極高的賽車更是如此。常用的方法之一是在賽車的前部和尾部裝上一段小翼面,安裝的方式與機翼相反,上表面較平,下表面彎曲,它在高速行駛時會產生向下的氣動力,從而把汽車緊緊地壓在地面上。

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