李幼蘭主編《空氣動力學(xué)和維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)》課件

空氣動力學(xué)基礎(chǔ)民用航空器維修基礎(chǔ)系列教材李幼蘭《空氣動力學(xué)和維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)》課件制作人：破曉第一章大氣物理學(xué)主要內(nèi)容：1.1大氣的重要參數(shù)1.2大氣層的構(gòu)造1.3國際標(biāo)準(zhǔn)大氣1.4氣象對飛行的影響1.1大氣的重要物理參數(shù)1.大氣密度【大氣密度】指單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量，國際單位：kg/m3

。公式表示：大氣層密度分布規(guī)律：大氣密度隨高度增加而減小，22000ft（6.7km）高度的大氣密度為海平面大氣密度的1/2。1.1大氣的重要物理參數(shù)2.大氣溫度【大氣溫度】大氣層內(nèi)空氣的冷熱程度，常用單位：攝氏溫度（

C）、華氏溫度（

F）、熱力學(xué)溫度（

K）大氣層溫度分布規(guī)律：在大約11km高度以下的大氣層內(nèi)，隨高度增加溫度下降。溫度高低表征空氣分子平均動能的大小。1.1大氣的重要物理參數(shù)3.大氣壓力【大氣壓力】大氣層內(nèi)空氣的壓強，國際單位：Pa（N/m2）。大氣層壓強分布規(guī)律：在大氣層內(nèi)，隨高度增加壓強減小。大氣壓強產(chǎn)生原因：1）空氣重力；2）空氣分子不規(guī)則的熱運動；1.1大氣的重要物理參數(shù)4.黏性【黏性】黏性是流體的固有屬性，當(dāng)流體內(nèi)相鄰兩層之間流速不同，或流體與物體間發(fā)生相對運動時，兩流層接觸面上或流體和物體接觸面上便發(fā)生相互牽扯的力，這種特性就是流體黏性?！九ｎD黏性定律】黏性切應(yīng)力與兩層流體間的相對速度成正比，與兩層流體間距離成反比，即：1.1大氣的重要物理參數(shù)—μ為動力黏性系數(shù)(或黏性系數(shù))，量綱為kg/(m?s)；S為接觸面面積所以，流體黏性力為：滿足牛頓粘性定律的稱為牛頓流體（水、空氣），不滿足的為非牛頓流體（水銀、血液）。黏性系數(shù)隨溫度變化規(guī)律：流體黏性變化原因：氣體產(chǎn)生黏性，主要是氣體分子不規(guī)則運動造成各流層之間的動量交換；而液體產(chǎn)生黏性，主要是液體分子間的分子力作用。沒有黏性的流體稱為理想流體。1.1大氣的重要物理參數(shù)1.1大氣的重要物理參數(shù)5.壓縮性【壓縮性】一定量的空氣，在壓力或溫度變化時，其體積和密度也發(fā)生改變的特性稱為壓縮性；而抵抗壓縮變形的特性稱為彈性。壓縮性系數(shù)：為單位壓強差所產(chǎn)生的單位比體積增量：體積彈性模量：為壓強增量與單位比體積增量之比：整個課程課件花了作者近1個月時間，請大家支持原創(chuàng)??！您的支持是我為大家提供更好服務(wù)的動力源泉完整課件：請加微信號：JX_DXT1.1大氣的重要物理參數(shù)6.聲速（音速）【聲速】小擾動在介質(zhì)中的傳播速度。國際單位：m/s在該介質(zhì)中彈性模量越大，該介質(zhì)就越不易壓縮，聲速越大，因此聲速大小可以看成是介質(zhì)可壓縮性大小的一個指標(biāo)。1.1大氣的重要物理參數(shù)在絕熱可逆（等熵）過程：在大氣層中，隨高度的增加，大氣溫度下降，聲速也隨之降低。1.1大氣的重要物理參數(shù)7.濕度【濕度】大氣的潮濕程度稱為濕度，常用相對濕度表示?！鞠鄬穸取恐复髿庵兴魵獾牧颗c同溫度下大氣中所能含有的水蒸氣最大量之比。當(dāng)相對濕度為100%時，說明當(dāng)下大氣中水蒸氣處于飽和狀態(tài)。【露點溫度】大氣的相對濕度為100%時的溫度。濕度越大，空氣的密度就越小，飛機的起飛距離就越長。1.2大氣層的構(gòu)造大氣層分五層：對流層，平流層（同溫層），中間層，電離層，散逸層1.對流層：由地面到距地面約11km范圍，赤道處高約17km，兩極處低約7～8km特點：1）大氣質(zhì)量的3/4和全部水蒸氣集中在這一層；

2）氣象最為復(fù)雜，有：云、雨、雪、雹等現(xiàn)象；

3）有水平方向和鉛垂方向陣風(fēng)；

4）物理參數(shù)（壓強、密度、溫度、聲速）隨高度增加而降低。1.2大氣層的構(gòu)造2.平流層（同溫層）：由對流層頂部到距地面約50km范圍特點：1）平流層下半部分（對流層頂部到距地面約20km），大氣溫度不隨高度變化，常年平均值為-56.5C；然后隨高度增加溫度上升，到平流層頂部溫度在0C左右；

2）沒有空氣對流引起的鉛垂方向的風(fēng)，只有水平方向的風(fēng)，而且風(fēng)向穩(wěn)定；

3）無云、雨、雪、雹等現(xiàn)象，能見度好，氣流平穩(wěn)，空氣阻力小。1.2大氣層的構(gòu)造3.中間層：由平流層頂部到距地面約80km范圍。特點：1）空氣十分稀??；

2）溫度隨高度增加而下降，空氣在鉛垂方向有強烈運動。4.電離層：由中間層頂部到距地面約800km范圍。特點：1）空氣十分稀薄而且處于高度電離狀態(tài)，氮氣、氧氣分子電離成為離子和自由電子，能吸收無線電波；1.2大氣層的構(gòu)造2）由于空氣電離釋放熱量，這一層溫度很高，且隨高度增加溫度上升；

3）由于空氣密度極小，聲波無法傳播。5.散逸層：大氣最外層特點：地心引力很小，大氣分子不斷向星際空間逃逸；1.3國際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA）1.3.1國際標(biāo)準(zhǔn)大氣制定原因?qū)嶋H大氣層隨地理位置、高度、季節(jié)、時間不同而不同，而人類各種飛行活動與實驗要比較，所以需要一個標(biāo)準(zhǔn)大氣作為基準(zhǔn)。1.3.2國際標(biāo)準(zhǔn)大氣模型1）大氣是靜止的、相對濕度為零的、潔凈的完全氣體：2）以海平面作為計算高度起點：

h=0km，=1.225kg/m3，p=101325Pa，T=15C，a=340.29m/sh=0-11km:h=12-20km:1.4氣象對飛行活動的影響1.4.1陣風(fēng)對飛機飛行的影響【陣風(fēng)】大氣層中空氣短時間強烈運動產(chǎn)生的擾動稱為陣風(fēng)；陣風(fēng)可分水平陣風(fēng)、垂直陣風(fēng)、側(cè)向陣風(fēng)?！舅疥囷L(fēng)】從飛機前面或從飛機后面吹來的與飛機飛行方向平行的陣風(fēng)稱為水平陣風(fēng)。水平陣風(fēng)對飛機飛行性能的影響：會突然改變飛機相對氣流的速度，會使飛機升力突然變大或突然減小，使飛機產(chǎn)生顛簸。【垂直陣風(fēng)】由下向上或由上向下吹來的垂直方向的陣風(fēng)稱為垂直陣風(fēng)。垂直陣風(fēng)對飛機飛行性能的影響：不但會突然改變飛機相對氣流的速度，還會改變飛機迎角；由下向上的垂直陣風(fēng)使飛機相對氣流速度突然增大，迎角也突然增大；由上向下的垂直陣風(fēng)使飛機相對氣流速度突然減小，迎角也突然減小；因此垂直陣風(fēng)對飛機飛行性能影響比水平陣風(fēng)大。遇到由下向上的垂直陣風(fēng)時，飛機如是大迎角小速度飛行，應(yīng)減小迎角，增大速度；如是小迎角大速度飛行，可適當(dāng)減小速度，增大迎角【側(cè)向陣風(fēng)】由飛機側(cè)面吹來的陣風(fēng)稱為側(cè)向陣風(fēng)。側(cè)向陣風(fēng)對飛機飛行性能的影響：破壞飛機側(cè)向氣動力的平衡，造成飛機左右搖晃，擺頭，可通過方向舵和副翼控制。1.4.2風(fēng)場對飛機起飛著陸性能的影響風(fēng)場對飛機起飛著陸性能影響較大：1）當(dāng)沿跑道方向有風(fēng)時，飛機一般應(yīng)逆風(fēng)起飛或著陸；2）當(dāng)在垂直跑道方向有風(fēng)時，飛機起飛離地后在空中一般采用改變航向的方法進(jìn)行修正；在著陸時，一般采用側(cè)滑著陸；3）強烈低空風(fēng)切變對起飛、著陸的飛機危害極大。1.4.3云對飛機飛行的影響【積雨云】溫度下降使云中所含水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)而形成積雨云。云對飛行影響：

1）機場上空云層過低，會影響飛行員目測著陸；2）飛機穿過積雨云時，會受到閃電、冰雹的襲擊，而且會遭遇風(fēng)切