Wing Tip Vortex? All you need to know about the Induced Drag!
誘導阻力(Induced Drag)，又名為升力誘導阻力(Lift Induced Drag)，顧名思義，誘導阻力與升力(Lift)關係親密，出雙入對，在飛行中必定會同時出現。此外，誘導阻力亦是飛行三大阻力之中重要的一份子，其份量於低速飛行(Low Speed Flying)時由其顯著。那麼誘導阻力是如何產生的呢？
另外，如果想知道飛行三大阻力入面其餘兩個阻力的話，歡迎參考Forum Principles of Flight Part的 "Types of Drag" and "Parasite Drag" Posts.
要知道誘導阻力如何產生，首先要知道升力產生的原理，簡單來說，當空氣流過翼剖面(Airfoil)時，翼剖面的上下會產生壓力差(Pressure Difference)，因為空氣有從高壓到低壓流動的慣性(Tendency)，而機翼(Wing)就正正利用這個慣性，阻擋空氣穿過翼剖面從而產生升力。
可是，在現實生活中，飛機的機翼並不是無限大，所以，在機翼的翼端(Wing Tip)及尾部(Trailing Edge)，本來被機翼阻隔的下方高壓氣流與上方低壓氣流相遇，高速混合並形成漩渦(Vortex)，他們分別被稱之為翼端漩渦(Wingtip Vortex)與尾部漩渦(Trailing Edge Vortex)。
這些漩渦的產生同時造成下沉氣流(Downwash)，使到機翼周圍自由流動的氣流(Freestream Airflow)方向被改變，不再與飛機的飛行路徑(Flight Path)平行。被下沉氣流改變方向後的氣流稱之為有效氣流(Effective Airflow)，而與有效氣流垂直的則是總反作用力(Total Reaction/Leff)。這個時候你會發現，原來機翼所產生的力，除了與相對氣流(Relative Airflow)垂直，向上延伸，供給飛機飛行所需的純升力(Pure Lift)之外，還有一個部份是向後延伸的，那就是誘導阻力，所以誘導阻力亦被稱之為升力的副產品(Byproduct)。
了解誘導阻力的成因後，就要了解飛行期間影響誘導阻力強度的因素，其實總括而言，影響誘導阻力強度的因素只有一個，就是翼端漩渦與尾部漩渦[下總稱為漩渦(Vortices)]所產生的下沉氣流之幅度。而漩渦及其下沉氣流之幅度就主要受到下列四個因素影響：
1）升力(Lift)
一般而言，升力越大，翼端漩渦與尾部漩渦亦都越大，所以如果飛機越重，需要越多升力去維持縱向水平飛行(Straight and Level Flight)，或當飛機進行轉向(Banking)及 抬頭(Pitch Up)等操作(Maneuver)時，其誘導阻力亦相對較多。可是，即使升力維持穩定(Remain Constant)，誘導阻力的強度亦會不一，原因正在下一個因素。
2）升力係數(Coefficient Lift)
如果你還記得“升力公式(Lift Equation)”的話，你就會知道升力係數，是一個決定升力大小的重要因素。而升力係數其實是撇除空速(Airspeed)影響後，一個衡量機翼上下壓力差的數字。剛剛提到，漩渦的產生是由於機翼上方與下方的高低壓氣流相遇，因此，漩渦的強度亦會受到壓力差的影響而改變。壓力差愈大強度愈大，壓力差越細強度越細。所以升力係數的大小就直接影響漩渦及誘導阻力的強弱。
在飛行期間，機師通常透過控制飛機的攻角(Angle of Attack)，去改變其升力係數。在縱向水平飛行的時候，飛機需要的升力維持不變，所以當飛機速度越慢，需要的攻角亦都越大，攻角越大，漩渦越強，誘導阻力越大。相反如果飛機速度越快，需要的攻角減少，漩渦和誘導阻力亦隨之而會減弱。想知道更多有關空速和阻力的關係，歡迎閱讀Forum Principles of Flight Part的 "Drag VS Speed" Post.
3）機翼設計(Wing Design)
這個因素涉及比較多深奧的概念和空氣動力學(Aerodynamic)知識，所以有機會另開Post再說明。不過如果你知道任何可以減少誘導阻力的機翼設計，歡迎在下方留言分享 ^_^
4）地面效應(Ground Effect)
由於篇幅過長，請參考Forum Principles of Flight Part的 “Ground Effect" Post.
如果想睇多啲同類型嘅Post，記得唔好吝嗇係下面俾個Like/心心/❤️，今個Post可能比較複雜，有好多抽象概念，所以如果有任何問題/意見，歡迎係下面留言一齊討論～謝謝你～～
Elliptical?