飛行基本原理

1、 第二節(jié) 飛行基本原理第二章 民用航空器Q飛機(jī)升力的產(chǎn)生飛機(jī)升力的產(chǎn)生Q飛機(jī)的飛行控制飛機(jī)的飛行控制第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生任何物體只要和空氣之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，空氣就會對它產(chǎn)生任何物體只要和空氣之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，空氣就會對它產(chǎn)生作用力，這個力就是空氣動力。作用力，這個力就是空氣動力。1、伯努力定理、伯努力定理Daniel Bernoulli, 1700-1782.Q連續(xù)性連續(xù)性Q截面小，流速大，靜壓小截面小，流速大，靜壓小Q截面大，流速小，靜壓大截面大，流速小，靜壓大1122V AV A第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生1、伯努力定理、伯努力定理212tpVpC p:

2、靜壓靜壓 :動壓動壓 pt:總壓總壓 212vA V P A V P第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生1、伯努力定理、伯努力定理hptp1h2hhV212tpVpC2()tPPv第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用伯努力定理在大氣中的使用伯努力定理在大氣中的使用第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生山谷里的風(fēng)通常比平原大山谷里的風(fēng)通常比平原大高樓大廈之間的對流通常比高樓大廈之間的對流通常比空曠地帶大空曠地帶大2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用伯努力定理在大氣中的使用伯努力定理在大氣中的使用河水在河道窄的地方流河水在河道窄的地方流得快，

3、河道寬的地方流得快，河道寬的地方流得慢得慢第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用伯努力定理在大氣中的使用伯努力定理在大氣中的使用人人壓強(qiáng)大壓強(qiáng)大安全線安全線地鐵地鐵V壓強(qiáng)小壓強(qiáng)小V PV P第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力Q相對運(yùn)動相對運(yùn)動-實(shí)際上是物體在空氣中運(yùn)動，但為了研究方便，我們假設(shè)物體不動，實(shí)際上是物體在空氣中運(yùn)動，但為了研究方便，我們假設(shè)物體不動，空氣以相同的速度從相反方向流過來。這兩種運(yùn)動中物體所受空氣給它的作用力空氣以相同的速度從相反方向流過來。這兩種運(yùn)動中物體所受

4、空氣給它的作用力是一樣的。是一樣的。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力Q流線流線-是流場中一條空間曲線，在該曲線上流體微團(tuán)的速度與曲線在該是流場中一條空間曲線，在該曲線上流體微團(tuán)的速度與曲線在該點(diǎn)的切線重合。點(diǎn)的切線重合。煙風(fēng)洞翼型繞流實(shí)驗(yàn)煙風(fēng)洞翼型繞流實(shí)驗(yàn)第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力Q翼弦翼弦-翼型的最前一點(diǎn)叫作前緣點(diǎn)，翼型的最后一點(diǎn)叫作后緣點(diǎn)，翼型的最前一點(diǎn)叫作前緣點(diǎn)，翼型的最后一點(diǎn)叫作后緣點(diǎn)，前緣點(diǎn)和后緣點(diǎn)的連線叫翼弦。前緣點(diǎn)和后緣點(diǎn)的連線叫翼

5、弦。Relative WindChord line第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力Q翼型翼型-就是把機(jī)翼沿平行機(jī)身縱軸方向切下的剖面就是把機(jī)翼沿平行機(jī)身縱軸方向切下的剖面,機(jī)翼的翼型是流線型的機(jī)翼的翼型是流線型的,上上表面彎曲大表面彎曲大,下表面彎曲小或者是平面。下表面彎曲小或者是平面。Q迎角迎角(攻角攻角)-是翼弦和相對氣流方向的夾角是翼弦和相對氣流方向的夾角.翼弦向上形成正迎角翼弦向上形成正迎角,向下為負(fù)迎角。向下為負(fù)迎角。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼

6、上的升力相同的時間，相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)，小狗的速度和人的速度哪相同的時間，相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)，小狗的速度和人的速度哪一個更快？一個更快？起點(diǎn)終點(diǎn)第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生20162、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力Q當(dāng)機(jī)翼表面壓強(qiáng)低于大氣壓，稱為吸力。當(dāng)機(jī)翼表面壓強(qiáng)低于大氣壓，稱為吸力。Q當(dāng)機(jī)翼表面壓強(qiáng)高于大氣壓，稱為壓力。當(dāng)機(jī)翼表面壓強(qiáng)高于大氣壓，稱為壓力。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生Q失速失速-中小迎角時，隨著迎角的增加，升力系數(shù)也增加

7、，當(dāng)迎角增大到中小迎角時，隨著迎角的增加，升力系數(shù)也增加，當(dāng)迎角增大到某一個值，升力系數(shù)達(dá)到最大，之后迎角再增加，升力系數(shù)減小，這時就某一個值，升力系數(shù)達(dá)到最大，之后迎角再增加，升力系數(shù)減小，這時就是失速了。是失速了。2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力StallStalling angleSlope 2 0ljMAXLCLC0()LLCC第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生20162、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用機(jī)翼上的升力機(jī)翼上的升力o15o20o0

8、o5第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生飛行方向飛行方向2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力壓強(qiáng)高于壓強(qiáng)高于環(huán)境氣壓環(huán)境氣壓壓強(qiáng)低于壓強(qiáng)低于環(huán)境氣壓環(huán)境氣壓壓強(qiáng)低于壓強(qiáng)低于環(huán)境氣壓環(huán)境氣壓氣動中心氣動中心前半部分合力前半部分合力后半部分合力后半部分合力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力作用在飛機(jī)上的空氣動力，垂直于速度方向的分量是升力，平行于速度作用在飛機(jī)上的空氣動力，垂直于速度方向的分量是升力，平行于速度方向的分量就是阻力。方向的分量就是阻力。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)

9、生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力0()LLCC20LDDCACC212DDVSC212LLVSC第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力飛機(jī)阻力按物理成因可分為：飛機(jī)阻力按物理成因可分為：Q 摩擦阻力摩擦阻力Q 壓差阻力壓差阻力Q 干擾阻力干擾阻力Q 誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力Q 激波阻力激波阻力其中激波阻力只有高速飛行才會遇到其中激波阻力只有高速飛行才會遇到第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力

10、的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力摩擦阻力摩擦阻力-由于空氣具有粘性，當(dāng)它流過飛機(jī)表面時，在由于空氣具有粘性，當(dāng)它流過飛機(jī)表面時，在飛機(jī)表面形成較大的速度梯度，從而產(chǎn)生的阻力。飛機(jī)表面形成較大的速度梯度，從而產(chǎn)生的阻力。Boundary layer99%v第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力Q壓差阻力壓差阻力-空氣繞空氣繞流飛機(jī)時前后形成的流飛機(jī)時前后形成的壓力差的阻力，它也壓力差的阻力，它也是由于粘性造成的。是由于粘性造成的。如果沒有粘性，壓力如果沒有粘性，壓力分布不會造成這種阻分布

11、不會造成這種阻力。力。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力干擾阻力干擾阻力-由飛機(jī)不同部分結(jié)合引起的氣流干擾而產(chǎn)生的。由飛機(jī)不同部分結(jié)合引起的氣流干擾而產(chǎn)生的。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生減小它的方法是：在結(jié)合部位加整流罩或做成融合式的。減小它的方法是：在結(jié)合部位加整流罩或做成融合式的。2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力Relative WindLDidownwashInduced dragQ誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力-由于產(chǎn)生升力，翼面上方壓力小而下方壓力大，空氣在由于產(chǎn)生升力，翼面上

12、方壓力小而下方壓力大，空氣在翼尖從下翼面繞過翼尖流向上翼面形成渦流，從而產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力。翼尖從下翼面繞過翼尖流向上翼面形成渦流，從而產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用飛機(jī)上作用的力飛機(jī)上作用的力翼尖小翼翼尖小翼（winglet）加裝翼尖小翼可以減加裝翼尖小翼可以減小誘導(dǎo)阻力小誘導(dǎo)阻力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生對于低速飛機(jī)，根據(jù)阻力的形成原因，可將阻力分為：對于低速飛機(jī)，根據(jù)阻力的形成原因，可將阻力分為：摩擦阻力摩擦

13、阻力(Skin Friction Drag)壓差阻力壓差阻力(Form Drag)干擾阻力干擾阻力(Interference Drag)誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力(Induced Drag) 廢阻力廢阻力(Parasite Drag)粘性粘性升力升力第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2 2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題Q音速是微弱擾動傳播的速度，音速音速是微弱擾動傳播的速度，音速表征了空氣的傳播和壓縮特性。表征了空氣的傳播和壓縮特性。V=0a3a4a2aa3a4a2aVaV2V3V4Va3a4a2aV=aMach coreaKRT第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)

14、升力的產(chǎn)生2 2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速高速飛行的問題飛行的問題第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題VMaQ馬赫數(shù)馬赫數(shù)-飛行速度與音速的比值稱為馬赫數(shù)飛行速度與音速的比值稱為馬赫數(shù).用用M表示表示. QM小于小于0.4的飛機(jī)一般稱為低速飛機(jī)的飛機(jī)一般稱為低速飛機(jī)QM在在0.40.9的飛機(jī)稱為亞音速飛機(jī)，的飛機(jī)稱為亞音速飛機(jī)， 其中其中0.750.9之間之間,稱為稱為高亞音速飛機(jī)高亞音速飛機(jī)QM在在0.91.2的范圍時稱為跨音速區(qū)域的范圍時稱為跨音速區(qū)域,沒有飛機(jī)專門在這個沒有飛機(jī)專門在這個區(qū)域飛行區(qū)域飛行

15、QM在在1.3以上飛行的飛機(jī)稱為超音速飛機(jī)以上飛行的飛機(jī)稱為超音速飛機(jī)第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題Q激波激波-當(dāng)物體的運(yùn)動速度等于或大于音速時，物體前方形成一層劇烈壓縮當(dāng)物體的運(yùn)動速度等于或大于音速時，物體前方形成一層劇烈壓縮的空氣氣層，這里空氣密度急劇增加，阻力迅速增大，這種現(xiàn)象叫做激波。的空氣氣層，這里空氣密度急劇增加，阻力迅速增大，這種現(xiàn)象叫做激波。急劇增大的阻力稱為激波阻力，也叫音障。急劇增大的阻力稱為激波阻力，也叫音障。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛

16、行的問題高速飛行的問題臨界馬赫數(shù)臨界馬赫數(shù)-飛機(jī)產(chǎn)生局部激波時的飛行馬赫數(shù)，即飛機(jī)表飛機(jī)產(chǎn)生局部激波時的飛行馬赫數(shù)，即飛機(jī)表面速度最大點(diǎn)的面速度最大點(diǎn)的M=1時的飛行馬赫數(shù)。時的飛行馬赫數(shù)。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題怎么樣能讓飛機(jī)飛得盡可能怎么樣能讓飛機(jī)飛得盡可能快但又可以避開激波阻力？快但又可以避開激波阻力？第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題采用后掠翼可以提高下臨采用后掠翼可以提高下臨界馬赫數(shù)！界馬赫數(shù)！第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升

17、力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題翼尖先失翼尖先失速？速？第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生后掠翼飛機(jī)改善翼尖先失速的措施后掠翼飛機(jī)改善翼尖先失速的措施2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題翼刀翼刀第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生阻力相關(guān)資料第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題1969年美國國家航空航天局（年美國國家航空航天局（NASA）蘭利研究中心的理查）蘭利研究中心的理查德德.惠特科姆運(yùn)用理論方法設(shè)計出超臨界翼型，特點(diǎn)是前緣惠特科姆運(yùn)

18、用理論方法設(shè)計出超臨界翼型，特點(diǎn)是前緣鈍圓，上表面平坦，下表面在后緣處有反凹，且后緣較薄并鈍圓，上表面平坦，下表面在后緣處有反凹，且后緣較薄并向下彎曲。與普通翼型相比可提高臨界馬赫數(shù)向下彎曲。與普通翼型相比可提高臨界馬赫數(shù)0.06-0.1。第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生2、伯努力定理的應(yīng)用、伯努力定理的應(yīng)用高速飛行的問題高速飛行的問題波音波音757采用了超臨界翼型采用了超臨界翼型第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)升力的產(chǎn)生 第二節(jié) 飛行基本原理第二章 民用航空器Q飛機(jī)升力的產(chǎn)生飛機(jī)升力的產(chǎn)生Q飛機(jī)的飛行控制飛機(jī)的飛行控制1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡機(jī)體坐標(biāo)軸機(jī)體坐標(biāo)軸縱軸、橫軸、立軸縱

19、軸、橫軸、立軸第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡俯仰平衡俯仰平衡繞橫軸（繞橫軸（OZ軸）的轉(zhuǎn)動稱為俯仰軸）的轉(zhuǎn)動稱為俯仰Q獲得俯仰平衡的條件獲得俯仰平衡的條件0ZM第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡方向平衡方向平衡0yMQ獲得方向平衡的條件獲得方向平衡的條件繞立軸（繞立軸（OY軸）的轉(zhuǎn)動稱為偏航軸）的轉(zhuǎn)動稱為偏航第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡橫側(cè)平衡橫側(cè)平衡繞縱軸（繞縱軸（OX軸）的轉(zhuǎn)動稱為滾轉(zhuǎn)軸）的轉(zhuǎn)動稱為滾轉(zhuǎn)0 xMQ獲得橫側(cè)平衡的條件獲得橫側(cè)平衡的條件第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)

20、的飛行控制1 1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡TD0 0 0XTDYCLGTZ第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制2016LTGDGLD上升下降受力分析上升下降受力分析1、飛機(jī)的平衡、飛機(jī)的平衡第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制2、飛機(jī)的穩(wěn)定性、飛機(jī)的穩(wěn)定性Q穩(wěn)定性穩(wěn)定性-飛機(jī)在受到外界擾動偏離其平衡位置之后，不需要駕駛員干預(yù)，飛機(jī)在受到外界擾動偏離其平衡位置之后，不需要駕駛員干預(yù)，能夠自動恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，飛機(jī)就是具有穩(wěn)定性的。能夠自動恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，飛機(jī)就是具有穩(wěn)定性的。(c) negative(b) neutral(a) positive第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)

21、的飛行控制2、飛機(jī)的穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性（繞橫軸的穩(wěn)定性）飛機(jī)具有穩(wěn)定性飛機(jī)具有穩(wěn)定性飛機(jī)不具有穩(wěn)定性飛機(jī)不具有穩(wěn)定性飛機(jī)具有中立穩(wěn)定性飛機(jī)具有中立穩(wěn)定性第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制2、飛機(jī)的穩(wěn)定性、飛機(jī)的穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性（繞橫軸的穩(wěn)定性）縱向穩(wěn)定性（繞橫軸的穩(wěn)定性）Q氣動中心在焦點(diǎn)之后氣動中心在焦點(diǎn)之后Q水平尾翼水平尾翼第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制瞬間受擾瞬間受擾機(jī)頭上抬機(jī)頭上抬擾動運(yùn)動消失擾動運(yùn)動消失迎角恢復(fù)原值迎角恢復(fù)原值平尾附平尾附加升力加升力俯仰穩(wěn)俯仰穩(wěn)定力矩定力矩第二章 第二節(jié) 飛行基本原理飛機(jī)的飛行控制2、飛機(jī)的穩(wěn)定性、飛機(jī)的穩(wěn)定性方向穩(wěn)定性（繞立軸的穩(wěn)定性）方向穩(wěn)定性（繞立軸的穩(wěn)定性）方向穩(wěn)定力矩主要是在飛機(jī)出現(xiàn)側(cè)滑時由垂尾產(chǎn)生的方向穩(wěn)定力矩主要是在飛機(jī)出現(xiàn)側(cè)滑時由