航模2-飛行原理.ppt

歡迎同學(xué)們 西北工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心張玉潔2010年3月 第二節(jié)航空模型的種類及其飛行 現(xiàn)代航空模型運(yùn)動(dòng)分為 按動(dòng)力方式分為 自由飛行模型飛機(jī)線操縱模型飛機(jī)無(wú)線電遙控模型飛機(jī)像真模型飛機(jī)電動(dòng)模型飛機(jī) 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)無(wú)動(dòng)力的模型滑翔機(jī)等 航空模型的競(jìng)賽科目有 留空時(shí)間飛行速度飛行距離特技 空戰(zhàn) 等 模型種類 飛機(jī) 滑翔機(jī) 直升機(jī) 傘翼飛機(jī) 動(dòng)力形式 彈射 手?jǐn)S 牽引線 橡筋 活塞發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī) 二氧化碳?xì)怏w 比賽場(chǎng)地 室內(nèi)或室外開(kāi)闊場(chǎng)地 比賽科目 留空時(shí)間 飛行距離 飛行高度 直線速度 一 自由飛行類 運(yùn)動(dòng)員對(duì)模型不加任何操縱 只是在放飛前對(duì)模型進(jìn)行各種調(diào)整 以便獲得良好的飛行性能 特點(diǎn) 容易制作 僅需一把剪刀 一點(diǎn)膠水或漿糊和硬紙 1 紙模型飛機(jī) 紙模型 2 彈射模型滑翔機(jī) 彈射模型 特點(diǎn) 制作簡(jiǎn)單 飛的較高 3 手?jǐn)S模型滑翔機(jī) 4 橡筋模型直升飛機(jī) 5 室內(nèi)模型飛機(jī) 室內(nèi)模型 6 牽引模型滑翔機(jī) 牽引模型 7 橡筋模型飛機(jī) 橡筋模型 8 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)自由飛模型飛機(jī) 自由飛模型 二 線操縱圓周飛行類 動(dòng)力形式 控制方式 雙線或多線操縱 比賽場(chǎng)地 特技動(dòng)作 包括平飛 爬升 俯沖 著陸 內(nèi)外筋斗 倒飛 橫豎8字等 活塞發(fā)動(dòng)機(jī) 電熱式 壓燃式 脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)等 圓形飛行場(chǎng)地 直徑60米 瀝清或水泥地面 空戰(zhàn)項(xiàng)目為草皮場(chǎng)地 比賽科目 競(jìng)速特技小組競(jìng)速空戰(zhàn)電動(dòng)特技甩動(dòng)特技風(fēng)動(dòng)特技 模型種類 飛機(jī) 滑翔機(jī) 直升機(jī) 三 無(wú)線電操縱飛行類 比賽場(chǎng)地 起降跑道一般為150m 20m瀝清跑面 控制方式 無(wú)線電遙控 動(dòng)力形式 電動(dòng)機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等 比賽科目 特級(jí)飛行 留空時(shí)間 封閉距離 封閉速度 繞標(biāo)競(jìng)速 定點(diǎn)空投等 特技動(dòng)作 規(guī)定動(dòng)作與自選動(dòng)作 技術(shù)要求 按成功飛行過(guò)的航空器縮小比例制作 包括幾何尺寸 外表涂裝 四 仿真類飛行類 動(dòng)力形式 活塞發(fā)動(dòng)機(jī) 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)等 控制方式 線操縱 無(wú)線電遙控 比賽方法 模型仿真度評(píng)分與飛行仿真評(píng)分 線操縱為60米圓形平整地面 遙控為150m 20m瀝清或水泥跑道渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)為250m 20m跑道 場(chǎng)地要求 模型種類 固定翼飛機(jī) 滑翔機(jī) 直升機(jī)動(dòng)力形式 電動(dòng)機(jī) 動(dòng)力電源 42V 控制方式 無(wú)線電遙控比賽場(chǎng)地 150m 20m瀝清或水泥跑道 開(kāi)闊地面 五 電動(dòng)類 比賽科目 特技動(dòng)作 留空時(shí)間 封閉距離 封閉速度 繞標(biāo)競(jìng)速等 航模飛行原理 第一節(jié)基本概念 一 緒論 1 模型飛機(jī) 就是能夠在空中飛行的模型 速度343 92千米 米 高度8205米 距離832 43千米 續(xù)航時(shí)間33小時(shí)39分15秒 2 無(wú)線電世界記錄 2001年 倒飛 垂直8字 水平8字 無(wú)線電遙控飛機(jī)模型空中做特技 3 模型飛機(jī)飛行原理的研究 翼型的研究提高機(jī)翼性能的研究模型飛機(jī)穩(wěn)定性的研究模型飛機(jī)的各部分比例及配置問(wèn)題螺旋槳的研究 二 有關(guān)空氣的一些知識(shí) 氣體的壓力由于氣體分子在不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)沖擊到物體表面而產(chǎn)生的 空氣的壓強(qiáng)就是單位面積所受到的空氣壓力 在一密閉容器內(nèi) 分子數(shù)目不變 溫度越高 分子運(yùn)動(dòng)越活躍 速度增大 沖擊力就大 壓力就大 壓強(qiáng)就大 1 空氣的壓強(qiáng) 2 空氣的密度 大氣密度為 千克 m3大氣壓強(qiáng) 毫米汞柱大氣溫度 空氣的粘性隨著溫度的變化而變化 溫度越低空氣的粘性越小 溫度越高空氣粘性越大 液體相反的 液體的粘性是隨著溫度的升高而降低的 空氣流過(guò)物體表面的時(shí)候 就像潤(rùn)滑油一樣 最靠近物體表面的空氣是附著在物體表面的 離表面稍遠(yuǎn) 空氣的速度便稍大 達(dá)到一定距離后 粘性的作用就表現(xiàn)不明顯了 在這附近的氣流速度等于沒(méi)有黏性作用時(shí)的速度 所以空性的黏性作用只是明顯表現(xiàn)在物體表面薄薄的一層空氣內(nèi) 離開(kāi)了這緊靠著物體表面的一薄層便可以認(rèn)為空氣是沒(méi)有黏性的 這一薄層空氣成為邊界層 或附面層 3 空氣的粘性 第二節(jié)飛行器 1 飛行器就是能夠離開(kāi)地面飛行的裝置 在地球大氣層內(nèi)或在大氣層之外的空間 含環(huán)地球的空間 行星和行星際空間 飛行的器械 一 簡(jiǎn)介 航空器 飛機(jī) 熱氣球 按照飛行器的飛行環(huán)境和工作方式的不同 飛行器 航天器 人造衛(wèi)星 宇宙飛船 空間站 航天飛機(jī) 火箭和導(dǎo)彈 2 航空器 產(chǎn)生升力的基本原理 輕航空器模型就是指它的重量比同體積空氣輕的航空器 它是依靠空氣的浮力而升空的 二 輕航空器 1 概念 根據(jù)阿基米德定律 任何物體在空氣中都會(huì)受到向上的浮力 這個(gè)浮力的大小等于被物體排開(kāi)的空氣的重量 2 升空原理 如氫氣 千克力 米 氦氣 千克力 米 熱空氣 3 充入氣體 4 常見(jiàn)的輕航空器 裝有發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)裝置 螺旋槳 并且有安定面 操縱面以及裝載人或貨物的吊艙 其飛行路線可以控制 飛艇一般制造成流線型 以減少阻力 飛艇還裝有尾翼 以保證它前進(jìn)底穩(wěn)定性 并且通過(guò)尾翼操縱飛艇的方向 氣球 是沒(méi)有動(dòng)力裝置而靠自然風(fēng)運(yùn)動(dòng) 飛艇 5 計(jì)算 氣球的直徑D 氣球的體積為 氣球所受到的浮力F 氣球所受到的重力 球的表面積 球囊的重量 空氣的比重 熱空氣的比重 熱空氣 球囊材料單位面積的重量d 比較可知 浮力 氣球就能夠升空 浮力 氣球就不能夠升 氣球的直徑是1M 空氣的比重是 千克 米 在15 和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的情況下 熱空氣 75 的比重是1 016千克 米 球囊的材料采用煙卷紙 每平方米的重量是0 022千克力 6 舉例說(shuō)明 浮 氣球 熱氣球能升起來(lái) 三 重航空器 1 概念 重航空器是指它的重量比同體積的空氣重的航空器 如飛機(jī) 滑翔機(jī)等都屬于重航空器 2 升空原理 重航空器所受的浮力比重力小得多 不可能依靠浮力升空 靠自身與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生升力升空飛行的 升空原理 空氣動(dòng)力學(xué) 空氣動(dòng)力 升力 阻力 當(dāng)一個(gè)物體在空氣中運(yùn)動(dòng) 或者空氣從物體表面流過(guò)得時(shí)候 空氣對(duì)物體都會(huì)產(chǎn)生作用力 我們把空氣這種作用在物體上的力叫做空氣動(dòng)力 空氣動(dòng)力 對(duì)于整架模型飛機(jī)來(lái)說(shuō) 產(chǎn)生升力的除過(guò)機(jī)翼外 還有尾翼 產(chǎn)生阻力的除過(guò)機(jī)翼外 還有機(jī)身尾翼發(fā)動(dòng)機(jī)等部件 C 應(yīng)用 風(fēng)洞的設(shè)置 四 空氣動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)基本原理 1 相對(duì)性原理 A 現(xiàn)象 B 意義 2 連續(xù)性原理 A 現(xiàn)象 B 流線 C 連續(xù)性原理 流體微團(tuán)流動(dòng)時(shí)所經(jīng)過(guò)的路徑叫流線 不可壓縮流體 流體只能在通道中流動(dòng) 在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)通道上任何界面的流體質(zhì)量都是相等的 S1 S2兩個(gè)截面 公式 不可壓縮流體 由圖可知 翼型繞流分析 截面窄 流線密的地方 流體的速度快 截面寬 流線稀的地方 流體的速度慢 D 應(yīng)用 不可壓縮流體 3 伯努利定律 A 現(xiàn)象 B 伯努利定律 能量守恒定律 當(dāng)氣體水平運(yùn)動(dòng)的時(shí)候 它包括兩種能量 一種是垂直作用在流體表面的靜壓強(qiáng)的能量 另一種是由于氣體運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)壓強(qiáng)的能量 這兩種能量之和是一個(gè)常數(shù) 靜壓強(qiáng) 用 表示 單位是千克力 米 動(dòng)壓強(qiáng)用 v2 2表示 其中 是空氣密度 單位是千克力 米 是流速 單位是米 秒 當(dāng)一股氣流 由于機(jī)翼的插入 被分成上下兩股 通過(guò)機(jī)翼以后合為一股 由于機(jī)翼上表面拱起 使得上方那股氣流的通道變窄 根據(jù)氣流連續(xù)性原理和伯努利定理可以得知 機(jī)翼上方的壓強(qiáng)比機(jī)翼下方的壓強(qiáng)小 也就是說(shuō)機(jī)翼下表面受到向上的壓力比機(jī)翼上表面受到向下的壓力大 這個(gè)壓力差就是機(jī)翼產(chǎn)生的升力 4 升力產(chǎn)生 五 模型飛機(jī)上的阻力 阻力 摩擦阻力 壓差阻力 誘導(dǎo)阻力 干擾阻力 1 摩擦阻力 摩擦阻力 空氣的粘性 表面粗糙度 接觸面積等 2 壓差阻力 物體的最大迎風(fēng)面積 壓差阻力 物體的形狀 最主要 物體在氣流中的姿態(tài) 空氣的粘性 對(duì)于流線型好的物體摩擦阻力是主要的 對(duì)于流線型不好的物體壓差阻力是主要的 計(jì)算機(jī)翼阻力的公式 X 機(jī)翼的阻力 單位是千克力 空氣密度 單位是千克力秒2 米2 V 機(jī)翼相對(duì)于氣流的速度 單位是米 秒 S 機(jī)翼面積 CX 阻力系數(shù) 3 誘導(dǎo)阻力 減少誘導(dǎo)阻力的辦法是增大展弦比 梯形或橢圓形機(jī)翼的誘導(dǎo)阻力比矩形機(jī)的誘導(dǎo)阻力小 4 干擾阻力 機(jī)身與機(jī)翼 尾翼結(jié)合部 外掛及發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)生部位 5 升阻比 Y 升力 X 阻力 CY CX 升力 阻力系數(shù) 六 模型飛機(jī)的機(jī)翼 現(xiàn)代模型翼型有平凸 對(duì)稱 凹凸 雙凸 s形和特種型 1 翼型 對(duì)稱翼型的中弧線和翼弦重合 上弧線和下弧線對(duì)稱 這種翼型阻力系數(shù)比較小 但升阻比也小 一般用在線操縱或遙控特技模型飛機(jī)上 雙凸翼型的上弧線和下弧線都向外凸 但上弧線的彎度比下弧線大 這種翼型比對(duì)稱翼型的升阻比大 一般用在線操縱競(jìng)速或遙控特技模型飛機(jī)上 平凸翼型的下弧線是一條直線 這種翼型最大升阻比要比雙凸翼型大 一般用在速度不太高的初級(jí)線操縱或遙控模型飛機(jī)上 凹凸翼型的下弧線向內(nèi)凹入 這種翼型能產(chǎn)生較大的升力 升阻比也比較大 廣泛用在競(jìng)賽留空時(shí)間的模型飛機(jī)上 S形翼型的中弧線象橫放的S形 這種翼型的力矩特性是穩(wěn)定的 可以用在沒(méi)有水平尾翼的模型飛機(jī)上 2 機(jī)翼的平面 橢圓形 誘導(dǎo)阻力小 制作不方便 梯形 接近于橢圓形 無(wú)線電操縱模型 矩形 無(wú)線電操縱模型 矩形 梯形 競(jìng)時(shí)模型 矩形 橢圓形 航空百年 西方國(guó)家最早研究仿鳥(niǎo)飛行的是達(dá) 芬奇 文藝復(fù)興時(shí)期 達(dá)芬奇繪制的人力飛機(jī) 達(dá)芬奇 第一架水上飛機(jī) 1910年3月28日在法國(guó)成功飛行了3次 亨利 法布爾 中國(guó)第一架水上飛機(jī) 1919年 甲型1號(hào) 成功飛行 巴玉藻 1968年中國(guó)水上飛機(jī)研究所成功研制 水轟 5 型飛行 王洪章 1919年人類首次飛越大西洋 1926年美國(guó)戈達(dá)德 R Godard 研制的世界上第一枝液體燃料火箭 1936年德國(guó)齊柏林公司研制的LZ129型 興登堡 號(hào)飛艇試飛成功 戰(zhàn)斗機(jī) 其技術(shù)處于領(lǐng)先地位 第一次世界大戰(zhàn)時(shí)使用的飛機(jī) 第一架轟炸機(jī) 1915年 二戰(zhàn)歐洲戰(zhàn)場(chǎng)上主要使用的戰(zhàn)斗機(jī) 英國(guó)阿夫羅 Avro 公司研制的蘭開(kāi)斯特 Lancaster 伊爾 76中遠(yuǎn)程重型軍用運(yùn)輸機(jī) 71年蘇聯(lián) F 100 FBC 1 米格 19 共和國(guó)第一架強(qiáng)擊機(jī)設(shè)計(jì)者陸孝彭 中國(guó)第一架噴氣式教練機(jī)殲教1飛機(jī) 強(qiáng)5飛機(jī)和殲12飛機(jī) 共和國(guó)第一架教練機(jī) 初教5 1954 殲 7飛機(jī)的研制 1966年它的原機(jī)是蘇聯(lián)