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空氣阻力 航空百問：水上飛機“船體”里的奧秘

【 空氣阻力|航空百問：水上飛機“船體”里的奧秘】水上飛機是具有水面起降能力的飛機。
從外形上看，它的上半部與普通飛機沒有多大區(qū)別，而下半部則是一個“船體”的形狀。
空氣阻力 航空百問：水上飛機“船體”里的奧秘
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飛機實現(xiàn)在水上的起飛與降落，其奧秘就在這個“船體”里。
飛機從水上起飛，首先要克服水阻力和空氣阻力，使飛機加速到起飛速度，從而實現(xiàn)離水、起飛。但是由于水的密度是空氣密度的800倍，在同等條件下水阻力比空氣阻力大得多，空氣阻力隨著速度的增大而增大，如果水阻力也同樣隨速度增大而增大，那么兩者之和將大于發(fā)動機本身的拉力，飛機無法加速。
空氣阻力 航空百問：水上飛機“船體”里的奧秘
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那么水上飛機是如何降低水阻力的呢？
設計師在機身下部的“船體”上設計了一個“臺階”，稱為斷階，斷階的主要作用是將船體分割成前體和后體兩個部分，前體前部和后體向上翹起，前體后部為主滑行面。低速時，前體和后體均與水接觸，此時飛機主要靠水的靜浮力支撐，當速度逐漸增大時，水動升力增大，船體抬升，前體前部和后體逐漸離水，到高速時僅有前體主滑行面與水接觸。
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飛機從靜止開始加速，到起飛速度這個過程中，水阻力在低速時達到峰值，此后逐漸減低，即便空氣阻力逐漸增加，也能夠保證飛機始終具有加速能力。
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水上飛機在水面運動時會濺起水花，稱為噴濺。噴濺沿飛機兩側(cè)和后方運動，螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，如果大量的噴濺沖擊到螺旋槳或是襟翼等部件，會造成結(jié)構的損壞。由于螺旋槳和機翼基本處在船體的中間位置，因此抑制船體前部分產(chǎn)生的噴濺至關重要。
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那么水上飛機是如何抑制噴濺的呢？
設計師在船體前部設計了抑波槽，用來消耗噴濺的能量、改變噴濺的方向，抑波槽是船體側(cè)面的溝槽，外側(cè)安裝有抑波板，并開有減壓孔。從船底產(chǎn)生的噴濺沿著船體面爬升，進入到抑波槽后，由于抑波板擋住了噴濺原來的流動方向，噴濺的流動方向被改變，一部分噴濺從減壓孔流出，剩余的噴濺在抑波槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)一圈后從抑波板下側(cè)流出。
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由于能量的消耗和方向的改變，流出后的噴濺對飛機結(jié)構的影響已大大減弱，從而降低對機體結(jié)構的損害。
水上飛機在水面降落時，飛機承受較大的著水載荷。載荷越大，飛機就必須設計得越強，但隨之重量也會越重。為減低著水載荷，除了限制飛機的著水速度和著水姿態(tài)外，設計師將船體設計成V形截面的形狀，這種形狀可以最大限度地降低飛機著水時與水的接觸面積，從而保證飛機在任何情況下著水時的載荷都比限制載荷小。
空氣阻力 航空百問：水上飛機“船體”里的奧秘
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斷階、抑波槽、V形船體，有了這些特殊設計，水上飛機就可以在水面安全起降了。

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