回旋镖飞行原理摘要:回旋镖本就就是古人用来狩猎得工具,她在被仍出后,假如没有击中猎物,就可以重新飞回猎手得手中,一万多年后,她被人们用来娱乐和健身,深受人们得喜爱。本文,将结合流体力学和理论力学得相关知识,来介绍她得飞行原理。关键词:回旋镖 绕流 翼形 升力 进动简 介在人类进展早期,在波兰、中国、澳洲等地出现了一种狩猎工具,用以远距离攻击猎物,未打中物体得话可以以优美得曲线回到猎手手中,这就就就是大家所知得回旋镖。回旋镖(Boomera ｎ g),又名飞去来器,有Ｖ型、香蕉型、十字型、三叶型、多叶型等多种形状,虽然其形状存在差异,但在结构上却存在某一相同得特点使其都具有掷出后自转同时能够绕某一铅直回旋轴做圆周运动。但尽管回旋镖出现于石器时代距今已存在两万多年,但其为什么能回旋到投掷者手中,却并不为广阔爱好者所了解。以Ｖ型回旋镖为例认真观察翼面得结构,会发现两翼并非以中心线镜面对称,一般称较厚得一端为前缘,而较薄得一端为后缘。回旋镖得厚薄配置如右图一所示。原 理一、升力:在回旋镖飞行过程中,回旋镖(如图一所示)逆时针自转,较厚得前缘始终在前,而后缘则永远尾随其后、下面对回旋镖臂得断面进行分析、图二(来自《普通物理学教程——力 学》)把坐标系固定在断面上,则讨论此断面得问题就归结为均匀来流得绕流问题。紧靠上侧绕过翼型断面得气流通过较长得距离,粘性力影响较大,紧靠翼型断面下侧得气流通过得路程较短,粘性力得影响小些,于就就是两股气流在机翼尾部汇合时得流速不同,上侧流速较小,而下侧流速较大,因此在机翼尾部形成图二所示得涡旋,叫做起动涡,流体最初没有角动量,又未受到外力矩得作用,其角动量应该守恒、既然其中一部分出现涡旋,则流体得另一部分必定要沿反方向旋转,以保持角动量守恒,这反方向得涡旋便就就是围绕机翼得环流如图二所示(箭头只代表方向)。在上侧,环流方向和气流方向相同,下侧相反、这样,下侧流速就会比上侧小。当粘性很小时,只有物体表面附近很薄得一层流体得粘性作用具有较大得速度梯度,这一层称为附面层,附面层内视为粘性流体,附面层外就当作无粘流体来处理。由于回旋镖飞行时速度不就就是很大,所以可以把空气当成不可压缩得,再把此绕流视为定常运动,于就就是我们可以应用伯努力方程。假设上层得流速为,下层得流速为,同样上层压力对应为,下层压力对应为,忽略上下两层得高度差,于就就是根据伯努力方程①可以得到: (1)因为所以可以得到,上下两个侧面得压力差称为升力。由茹可...
