当飞机在一定高度低空飞行时,会产生地平效应,形成一种浮力,能托起飞机的重量,做到贴地飞行,水面一样可用,这是什么原因形成这种效应的?空气动力学原理么?还是地球引力作用?

Question

当飞机在一定高度低空飞行时,会产生地平效应,形成一种浮力,能托起飞机的重量,做到贴地飞行,水面一样可用,这是什么原因形成这种效应的?空气动力学原理么?还是地球引力作用?

Answer 1

空气动力学原理
地面效应（Ground effect）亦称为翼地效应 (Wing-In-Ground effect,WIG)或翼面效应 (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.
翼地效应对航空机的影响
因为在同样的速度和推力下,近地飞行产生翼地效应时机体会有更大的上扬力.因此翼地效应能有效地提升近地飞行时飞机的燃料效率.不过因为一般飞机只有在起飞或降落时会这么近地,因此亦大部份飞机都只有这些时候能从翼地效应取得好处.不过,翼地效应对于机师来说亦需要紧慎对应.在降落时,飞机会在最后几尺因为获得翼地效应的上扬力而突然上升(此情况被称为"balloon").如果不懂对应,飞机就会在减速时突然急速提升高度,亦其是降落速度其实非常接近失速速度,所以此时极易变成失速的状态.而即使只是数十尺亦可能做成严重甚至致命的意外.如果跑道够长的话,那么就能够采用慢慢减速来对应翼地效应产生的"balloon",另一个方法则是放弃直接降落,加速取回飞行的上扬力,绕圈回来再次降落.
翼地效应产生的原因在物理学上还有争议,一般认为翼地效应是因为气流在机翼和地面/水面成为了一个高压气垫而产生了更大的上扬力.但是风洞实验却同时得出数据,显示高压气垫虽然存在,但是地面/水面主要作用为扰乱翼尖涡流.在没有翼尖涡流的情况下,机翼的攻角能变得更为接近理论水平,从而使飞机更有效率.