寄生阻力

寄生阻力（Parasitic drag）也稱附加阻力、雜散阻力或廢阻力，是指物體在流體中運動，由於流體黏度或壓強差所造成之阻力。寄生阻力主要可以分為形狀阻力（form drag）、表面摩擦力或摩擦阻力（Skin friction）及干擾阻力（interference drag）三種、其中形狀阻力及表面摩擦力之和也稱為型阻（profile drag）。

飛機在飛行時，除了寄生阻力外，也會由於翼面產生升力而出現誘導阻力，低速時由於飛機要維持升力，需要加大攻角，而誘導阻力也隨之提高。當速度提高時，誘導阻力下降，由於物體和流體之間的相對速度提高，寄生阻力也隨之提高。若速度已到達穿音速或超音速時，除了寄生阻力及誘導阻力外，還會產生波動阻力（英語：wave drag）。

其中速度提高時，誘導阻力下降，其他阻力卻隨之上昇，因此總阻力會在某一速度時出現最小值，若飛機以此速度航行，其效率會等於或接近其最佳效率。飛行員會以此速度來使滑翔距離最大化。不過若要使續航力最大化，飛機的速度需保持在需輸出功率最小的速度，此速度一般會比對應最小阻力的速度要小。在最小阻力點，零升力阻力系數（英語：Zero-lift drag coefficient）C_D,o（當升力為零時的阻力系數）會等於誘導阻力系數C_D,i。但在輸出功率最小的速度，零升力阻力系數會是誘導阻力系數的三分之一。阻力可以用下式來表示：

${\displaystyle F_{drag}={\frac {1}{2}}\rho V^{2}A_{s}C_{D}}$

其中

${\displaystyle C_{D}=C_{D,o}+C_{D,i}}$

而

${\displaystyle C_{D,i}=KC_{L}^{2}}$是誘導阻力系數

形狀阻力

形狀及流場	形狀 阻力	摩擦 阻力
	0%	100%
	~10%	~90%
	~90%	~10%
	100%	0%

形狀阻力或是壓差阻力，是指因物體形狀而產生的阻力。在物體和流體之間有相對運動時，物體會影響流場的分佈，使得物體後方的流體壓強小於前方的流體壓強，因此產生形狀阻力。

由於流體和物體的速度不同，在物體邊緣會有一區域的流體速度接近物體的速度，此區域稱為邊界層，若物體截面積變化較大，會使邊界層分離的情形提早出現，邊界層分離後，物體後方的流體壓強會下降，也會增加其形狀阻力。流線型的設計會漸進的改變物體的截面積，其目的也是為了減少形狀阻力^[1]。形狀阻力和速度的平方呈正比，因此在高速飛行中格外重要。

表面摩擦力

表面摩擦力或摩擦阻力（Skin friction）是來自流體和有相對運動物體「表面」的摩擦力，和濕表面積（即物體和流體接觸的表面積）有關。表面摩擦力和寄生阻力中的其他成份類似，可以用阻力方程表示，而且大約和速度平方成正比。

表面摩擦力系數${\displaystyle C_{f}}$可以用下式定義^[2]：

${\displaystyle C_{f}\equiv {\frac {\tau _{w}}{{\frac {1}{2}}\,\rho \,U_{\infty }^{2}}}}$

其中

${\displaystyle \tau _{w}}$為局部的壁剪應力

${\displaystyle \rho }$為流體密度

${\displaystyle U_{\infty }}$為自由流場的速度（一般會取不在邊界層內區域的速度）

表面摩擦力系數和動量厚度有以下的關係：

${\displaystyle C_{f}=2{\frac {d\theta }{dx}}}$

干擾阻力

干擾阻力是空氣流經鄰近的二物體時，二個對流場的影響互相干擾，因而產生的阻力。例如飛機的機身、機翼及引擎單獨放在流場中都會產生阻力，但將其組成一個整體後，其總阻力會比其個別阻力的和要大，干擾阻力就是說明此非線性的效果。

干擾阻力容易出現在二零件的交接處，例如飛機的機身及機翼的交接處，若在交接處增加鑲片，使其交接處也呈流線性，可以減少干擾阻力的產生^[3]。

相關

• 流體力學
• 飛行阻力

腳註

1. 王懷柱，揭開飛行的奧秘，p3-4
2. Robort W. Fox, Introduction to Fluid Mechanics, p.406
3. 王懷柱，揭開飛行的奧秘，p3-8

參考資料

• 王懷柱. 揭開飛行的奧秘. 台北: 全華. 2010. ISBN 978-957-21-6422-8.
• Robert W. Fox, Alan T.McDonald. Introduction to Fluid Mechanics. USA: John Wiley & Sons. 1994. ISBN 0-471-59274-9.