当前课程知识点：力学与现代生活——开启科学人生 > 第五章 “流”力世界——航空与航天 > 5-4-3 汽车阻力、飞机尾翼和起落架 > Video
我们讲 飞行物体在流体中 运动
产生的阻力 不仅来自于前面的气流，
还会来自于后面的气流。
通常呢 我们用一个“阻力系数”
来 衡量 阻力的大小。
这个 系数的公式 就是 这里表达的。
那么 汽车的外形设计呢
也 经历了减少阻力系数的过程。
我们看看 汽车阻力：
最早呢 汽车发明在19世纪末，
我们看到 最早的 戴姆勒1号，
还有 奔驰专利1号--
非常简单的 像现在的轮椅一样的。
当时 人们认为汽车呢
高速前进的时候，阻力
主要来自于车的前部对空气的撞击，
因此呢 早期的汽车--
它后部都设计得比较陡峭一些，
我们把它叫做‘厢型车’。
那时候的阻力系数--
如果 按照刚才公式算的话 是比较大的--
接近于0.8了!
那么 实际汽车呢
它的阻力呢 实际上取决于后部形成的尾流，
(就像 我们 说那个 高尔夫球一样的)
到了 上世纪30年代,
人们开始呢 应用流体力学的知识
改进汽车的尾部的形状，
出现了“甲壳虫”的车型，
阻力系数一下 下降到0.6。
上个世纪 50 到60年代呢
把这个车型 改进为‘船型’--
像船一样的--我们看到这个图片，
阻力系数呢 降到0.45。
到了 80年代，
经过风洞实验、系统研究以后呢
进一步 改进车型，变成‘鱼型’，
阻力系数 降到0.3。
后来又出现了‘楔型’的，
阻力系数降到0.2。
到 90年代以后，
科研人员 继续研制 开发了
气动特性更优良的 ‘未来型’的汽车，
阻力系数 可以 降到0.137。
经过80年的研究啊 和改进，
阻力系数从那个 0.8 降到了0.137，
减少到原来的5分之1了！
我们看到 现代的车型,
所以 在汽车外型设计中，
流体力学的性能 占据了主要地位，
合理的外型设计
能够使汽车具有更好的动力学性能、
更低的油耗。
除了汽车以外 我们的高铁、高速列车，
它的设计 也有一个‘减阻的问题’。
我们看到 现在的这些车头 都是非常尖的，
比如像流线型的--
我们叫“流线体型”的设计。
最后我们再来看看 飞机的尾翼
和起落架的设计，
也牵涉到飞行阻力的问题，
飞机的尾部 它是尖的，
甚至比头部更尖，
看看大型运输机 它的尾部非常尖！
为什么设(计)成尖的呢？
前面我们知道了“压差阻力”的问题--
压差阻力 取决于流体 流到后半段的时候，
能否紧贴到物体表面地流动，
分离越早 它尾流区越大，
产生的压差阻力 也越大。
很多实验 表明了
这个物体的 背风段--
它的截面积 缓慢变小
这样流动呢 就会越长时间地
附着在物体表面，
就越晚地脱落，
这样 它的 压差阻力就会越小，
我们解释了这个为啥是尖的。
我们再看看 起落架的问题：
尽管20%的飞行事故啊
来自于起落架的收放失灵，
但是 现在的飞机起飞以后，
还是都要把 飞机的起落架收起来。
我们看 起落架 大家说
一看 相对于飞机的机翼本体来看，
占很小的一个 小的体积，
但是 干嘛要把它收起来？！
还会造成事故，
我们看看 这里边 实际上也是
飞行阻力的问题。
起落架 相对于机体尺寸很小，
但是呢 飞行的时候，
它遇到的飞行空气阻力呢
跟机翼、机体本身是差不多的。
我们看看这个图片--
它 取决于形状、不取决于迎风面积，
我们看看 这么小的起落架的迎风面积，
跟大的机翼体的 迎风面积 差的很多，
但是 它的压差阻力相同！
我们 实验发现：
每小时 300公里的飞机啊 收起落架以后，
它的速度能够提高 每小时 25公里！
那么综合来看呢 我们 飞机啊
它 无论是机翼、还是起落架，
它的设计啊 都采取一些 一系列的减阻措施，
像：我们最早的莱特兄弟的飞机，
它是双翼的，
为了增加升力 搞两层的机翼，
但是呢 它的阻力 也提高了。
那么它里边有很多钢丝、撑杆，
它的升力 虽然提高，但是呢
还是 最后改成单翼的，
也是为了减少阻力。
飞机上边的 所有的外露的部分，
能罩的 罩起来、能收的 收起来，
而且 整个机翼的 外形呢 就按照流线化来设计，
包括机身和机翼。
好 下面我们 再进一步
按照飞行阻力来解释高尔夫球。
我们前面已经分析了 光滑球的阻力
反而比 粗糙球的要大 的这么一个区域里面。
我们在这里看到：
光滑球 它后边 形成的尾流区啊
比 窝纹球的区域 要大，
所以 它 算下来压差阻力呢 就比光滑球要大。
好 那么 这一部分呢 我们就讲到这里。
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