地面效应
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地面效应(Ground effect)亦稱為翼地效應 (Wing-In-Ground effect, WIG)或翼面效應 (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。
這種現像在飛機或是賽車產生的氣流被地面或水面影響時就會發生。
此種現像主要使用在兩個地方:
- 賽車利用特殊設計的車底來產生下向力來增加貼地性。如此一來車輪的磨擦力就會提高從而令賽車更有效率。
- 翼地效應機 (Wing-In-Ground Vehicle, Ground Effect Vehicle GEV)是一種利用翼地效應所產生的強大上揚力來飛行的特殊航空機。
[编辑] 翼地效應對航空機的影響
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麼近地,因此亦大部份飛機都只有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,亦其是降落速度其實非常接近失速速度,所以此時極易變成失速的狀態。而即使只是數十尺亦可能做成嚴重甚至致命的意外。如果跑道夠長的話,那麼就能夠採用慢慢減速來對應翼地效應產生的"balloon",另一個方法則是放棄直接降落,加速取回飛行的上揚力,繞圈回來再次降落。
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。
[编辑] 翼地效應對汽車的影響
在賽車上,設計師並不想要上揚力而是需要下向力。利用氣流所產生的下向力,賽車在轉彎時的速度就能提升。(1970年代開始經常使用在汽車上面的擾流板等並非翼地效應使用例) 而要提升下向力,就需要使汽車和地面間的空氣壓力減少。而減少壓力的方法,利用伯努利定律我們可以知道,就是要使空氣加速。方法有二,首先是利用車底設計來使空氣導入窄小的車底管道,第二就是利用風扇強行加速空氣。現今2006年,有很多賽車的正式規則都禁止賽車設計利用翼地效應,包括一級方程式賽車。