在飞行中，阻力（drag）是所有飞行器都无法避免的“对手”。无论是滑翔机、Cessna 172 还是喷气式客机，飞行时都必须克服空气中的阻力，才能保持所需的速度和升力。
但你是否知道，阻力并不是单一的概念，而是分为两大类——寄生阻力（parasite drag） 和 诱导阻力（induced drag）？这两者分别源于不同的气动机制，影响着飞机的速度、爬升性能和燃油效率。
本文将为你一一解读飞行中的阻力类型，帮助你更深入理解飞行的空气动力学本质。
什么是 Drag？
Drag（阻力） 是飞机在空气中飞行时，空气对飞机运动方向产生的反向力。它始终与飞机的相对运动方向相反，减慢飞机速度。
飞行中，阻力的大小直接影响：
- 飞机的最大速度（Maximum Speed）
- 爬升性能（Climb Performance）
- 燃油消耗率（Fuel Efficiency）
阻力可被分为两大类：
寄生阻力（parasite drag）
诱导阻力（induced drag）
寄生阻力（Parasite Drag）
定义：
寄生阻力是指飞机在穿过空气时，由于飞机外形和摩擦而产生的所有阻力。它与飞机产生升力无关。
三个子类型
寄生阻力又分为：
- 形状阻力（Form Drag）
- 摩擦阻力（Skin Friction Drag）
- 干扰阻力（Interference Drag）
1. 形状阻力（Form Drag）
也称为压差阻力（Pressure Drag），它来源于飞机外形对气流的阻碍程度。外形越流线型，形状阻力越小。
2. 摩擦阻力（Skin Friction Drag）
源于空气分子与飞机表面之间的摩擦。即使是最光滑的飞机表面，也存在一层薄薄的“边界层”，造成摩擦阻力。
3. 干扰阻力（Interference Drag）
当飞机各个部件（机翼、机身、尾翼等）连接处的气流相互干扰时，就会产生干扰阻力。
特点
- 与飞行速度的平方成正比（∝ V²）
- 随着速度增加，寄生阻力迅速增大
- 在高速飞行阶段（如巡航），寄生阻力是主要的阻力来源
诱导阻力（Induced Drag）
定义：
诱导阻力是飞机产生升力时不可避免的副产物。升力越大，诱导阻力就越大。
形成原因
当机翼产生升力时，翼尖的高压空气会试图向低压区泄漏，形成翼尖涡流（wingtip vortices）。
这种压力差导致的气流弯曲，产生了垂直于气流方向的下洗气流（downwash），而下洗气流使升力矢量向后倾斜，形成了诱导阻力。
特点
- 与升力成正比
- 与飞行速度的平方成反比（∝ 1/V²）
- 在低速、高升力的飞行阶段（如起飞、着陆、慢飞）更为显著
- 在高速平飞阶段，诱导阻力则显著减小
地面效应（Ground Effect）
什么是地面效应？
当飞机在接近地面高度（通常是翼展长度的一半内）飞行时，机翼下方和地面之间的气流受到干扰，翼尖涡流减弱。这种现象被称为地面效应（Ground Effect）。
表现：
- 飞机在着陆或低空飞行时，仿佛“浮”在一层看不见的气垫上，所需推力/功率减少。
- 飞机似乎更容易保持飞行或“悬浮”，着陆滑跑距离加长。
与诱导阻力的关系：
地面效应会显著减小诱导阻力。因为翼尖涡流被抑制，下洗气流（downwash）减弱，诱导阻力随之下降。飞行员在着陆阶段需注意，过早减速可能导致漂浮过远、着陆距离增加。
寄生阻力 vs. 诱导阻力
| 类型 | 来源 | 主要阶段 | 与速度的关系 |
|---|---|---|---|
| 寄生阻力 | 机体形状、表面摩擦、部件干扰 | 高速巡航阶段 | ∝ V² |
| 诱导阻力 | 产生升力时的副产物（下洗气流） | 低速、高升力阶段 | ∝ 1/V² |
平衡点：
飞行时，总阻力是寄生阻力和诱导阻力之和。
- 低速：诱导阻力主导
- 高速：寄生阻力主导
- 两者之和形成一个“最佳速度”，在该速度下，总阻力最小（最大航程或最佳滑翔速度）。
飞行中的实际应用
飞行员如何应对？
- 起飞/着陆：谨慎应对较大的诱导阻力，利用地面效应可获得额外升力，但避免在接地前漂浮过远。
- 巡航阶段：保持光顺飞行姿态，减少寄生阻力。
- 飞机设计：现代飞机的翼梢小翼（winglet）可减少翼尖涡流，降低诱导阻力，提高燃油效率。
速度控制：
飞行员需在不同阶段灵活调整速度，平衡两种阻力。
- 低速爬升：接受一定诱导阻力，获取升力。
- 高速巡航：减少寄生阻力，获得高效率。
飞行中的阻力，是飞机在空气中不可避免的挑战。理解寄生阻力和诱导阻力的形成机制及其相互平衡，有助于飞行员优化飞行策略、提升安全性和效率。