固定翼無(wú)人機(jī)組裝調(diào)試與飛行實(shí)訓(xùn) 課件 項(xiàng)目1、2 系統(tǒng)綜述與結(jié)構(gòu)認(rèn)知、飛行與操縱原理解讀

項(xiàng)目一系統(tǒng)綜述與結(jié)構(gòu)認(rèn)知（4學(xué)時(shí)）回味歷史（發(fā)展歷程，閱讀）；系統(tǒng)組成（講授，1學(xué)時(shí)）；飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知（講授、研討、課堂練習(xí)，3學(xué)時(shí)）。簡(jiǎn)述固定翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展脈絡(luò)、典型個(gè)例及軍事應(yīng)用，感受戰(zhàn)爭(zhēng)需求牽引固定翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展脈絡(luò)；掌握固定翼無(wú)人機(jī)的定義、特點(diǎn)、系統(tǒng)組成及常見類型；闡述固定翼無(wú)人機(jī)飛行器系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，理解各組成部分的具體功能。主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程定義：由動(dòng)力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)身固定的機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的無(wú)人機(jī)，是屬于航空器范疇。特點(diǎn)：載荷大、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、航程遠(yuǎn)、飛行速度快、飛行高度高。但傳統(tǒng)固定翼起降受場(chǎng)地限制、無(wú)法懸停。推力拉力復(fù)合翼1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程建立“結(jié)構(gòu)全系統(tǒng)”概念：作為無(wú)人機(jī)的一種，固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)同樣包括在天上飛行的無(wú)人飛行器以及與之配套的地面控制系統(tǒng)、構(gòu)成天地回路的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、任務(wù)載荷系統(tǒng)等等，所以無(wú)人機(jī)更應(yīng)該被稱為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，不同的固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，由于其擔(dān)負(fù)的任務(wù)不同，其大小、質(zhì)量、復(fù)雜程度等也各不相同，但就其基本組成來(lái)說(shuō)，一般可分為“無(wú)人飛機(jī)”和“地面站”兩部分，供應(yīng)訂貨的配套，往往以“幾架飛機(jī)和一個(gè)地面站”為一個(gè)單位，例如“3機(jī)1站”、“6機(jī)1站”等；而在民用領(lǐng)域，出于成本考慮，多采用單機(jī)單站配套，即一架飛機(jī)配套一個(gè)地面站。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。飛行器系統(tǒng)：可能通俗地理解為天上飛的那一部分，包括：飛機(jī)機(jī)體、飛機(jī)的動(dòng)力裝置（推進(jìn)系統(tǒng)）、飛行操縱裝置、機(jī)體供電系統(tǒng)等。當(dāng)然還應(yīng)有航空電子設(shè)備（控制與導(dǎo)航系統(tǒng)）、機(jī)載數(shù)據(jù)終端（數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的機(jī)載部分）和任務(wù)設(shè)備系統(tǒng)的有效載荷。主要功能：為無(wú)人機(jī)飛行器提供飛行動(dòng)力，同時(shí)把各分系統(tǒng)及部件連為一體并具有良好的氣動(dòng)外形，最終為任務(wù)載荷提供飛行平臺(tái)。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。發(fā)射與回收系統(tǒng)：用來(lái)保證無(wú)人機(jī)的正常發(fā)射和回收。包括發(fā)射架（車）或助飛器、發(fā)射時(shí)檢測(cè)設(shè)備、回收設(shè)備（回收傘、回收車或起落設(shè)備）等。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。飛行控制與自主導(dǎo)航系統(tǒng)：控制相當(dāng)于“駕駛”，是指通過(guò)操縱飛機(jī)的操縱面（副翼、方向舵、升降舵等）來(lái)控制飛行姿態(tài)，以期達(dá)到預(yù)定的飛行高度、速度或完成需要的機(jī)動(dòng)及作業(yè)飛行要求，就像開車一樣！導(dǎo)航是指引導(dǎo)無(wú)人機(jī)沿著選定航線，準(zhǔn)確到達(dá)目的地。因此導(dǎo)航相當(dāng)于領(lǐng)航員！導(dǎo)航側(cè)重于提供導(dǎo)航參數(shù)和時(shí)間同步，其本質(zhì)是確定無(wú)人機(jī)的瞬時(shí)空間位置，即定位。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。因此，控制與導(dǎo)航系統(tǒng)被認(rèn)為是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的指揮控制中心，用來(lái)保障無(wú)人機(jī)穩(wěn)定地沿要求航線飛行，以便到達(dá)預(yù)定的任務(wù)區(qū)域，同時(shí)，無(wú)人機(jī)上傳輸過(guò)來(lái)的圖像、飛行狀態(tài)參數(shù)及遙測(cè)數(shù)據(jù)等在此進(jìn)行處理與顯示。分為機(jī)載（航空電子）和地面（飛行控制與任務(wù)控制）兩部分。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。機(jī)載的飛行控制與管理部分稱為航空電子，或直接稱之為飛控，由飛行控制管理計(jì)算機(jī)、機(jī)載測(cè)量裝置、伺服機(jī)構(gòu)等組成。主要功能是：自動(dòng)駕駛、飛行動(dòng)作控制、航跡控制、任務(wù)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、飛行管理、數(shù)據(jù)采集、遙控解碼、遙測(cè)編碼，還具有發(fā)動(dòng)機(jī)停車、開傘回收控制以及應(yīng)急情況處置等。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。地面指揮控制也稱為地面站，分為飛行控制和任務(wù)控制。飛行控制和任務(wù)控制指令的產(chǎn)生、飛行器機(jī)載設(shè)備工作狀態(tài)信息和圖像的顯示、飛行器所處位置及飛行航線規(guī)劃、目標(biāo)定位等全歸屬于地面指揮控制系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。綜合無(wú)線電系統(tǒng)：也稱數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)：主要完成對(duì)無(wú)人機(jī)的無(wú)線電遙控、遙測(cè)和定位，以及圖像傳輸，構(gòu)成天地回路（上、下行），還能實(shí)現(xiàn)與友鄰單位的通信。一般包括地面和機(jī)載的無(wú)線電系統(tǒng)及基配套鏈路。地面數(shù)據(jù)終端通常是一種微波電子系統(tǒng)及天線，在地面與飛機(jī)之間提供視距通信，有時(shí)通過(guò)衛(wèi)星提供。機(jī)載部分包括接收機(jī)，用于接收地面指令，還包括遙測(cè)發(fā)射機(jī)、視頻發(fā)射機(jī)及天線等，用于傳遞圖像及遙測(cè)數(shù)據(jù)。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。電氣/供電系統(tǒng)：為機(jī)上及地面設(shè)備供電，包括電力的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、變換、分配和控制的所有部件，如地面電源車、油機(jī)，機(jī)載的備用電池組、發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓電源，還包括機(jī)上和車載的布線、電纜和接頭等。無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)一般包括電源、配電系統(tǒng)、用電設(shè)備三個(gè)部分，電源和配電系統(tǒng)兩者的組合統(tǒng)稱為供電系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。地面保障設(shè)備：包括運(yùn)輸、裝卸、測(cè)試、通信（與友鄰單位，電臺(tái)）、維修及模擬訓(xùn)練設(shè)備等。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。任務(wù)設(shè)備系統(tǒng)：用來(lái)完成指定的任務(wù)。不同用途的無(wú)人機(jī)安裝不同的任務(wù)設(shè)備，例如軍用無(wú)人機(jī)中偵察設(shè)備、定位校射設(shè)備、靶機(jī)任務(wù)設(shè)備、電子對(duì)抗設(shè)備、航空武器等；民用無(wú)人機(jī)中的航拍、測(cè)繪、植保、森林防火等。通常情況下，任務(wù)設(shè)備系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)中最昂貴的子系統(tǒng)！1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程為加強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)的針對(duì)性：我們將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)按專業(yè)歸類分為飛行器（含發(fā)射與回收）、控制與導(dǎo)航、綜合無(wú)線電、供電、保障支援、任務(wù)設(shè)備等分系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成定義與特點(diǎn)典型個(gè)例全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要工作過(guò)程從工作過(guò)程的角度：固定翼無(wú)人機(jī)的工作過(guò)程可分為四個(gè)階段：起飛爬升、導(dǎo)航控制、執(zhí)行任務(wù)和降落回收。但為了保障無(wú)人機(jī)的無(wú)故障升空，在起飛前還有大量的地面裝調(diào)和測(cè)試等工作，所以從作業(yè)流程的角度來(lái)講，應(yīng)該作進(jìn)一步的細(xì)分，具體如下：①作業(yè)組織準(zhǔn)備任務(wù)受領(lǐng)與分析場(chǎng)地選擇與布置任務(wù)及航線規(guī)劃空域申請(qǐng)與報(bào)備②飛行前準(zhǔn)備飛機(jī)供電檢查靜態(tài)聯(lián)合調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)試車聯(lián)合拉距離試驗(yàn)③起飛與爬升發(fā)射陣地完成各項(xiàng)準(zhǔn)備后，依照指定的發(fā)射方式起飛無(wú)人機(jī)并爬升到預(yù)定高度。④導(dǎo)航控制飛行爬升轉(zhuǎn)平飛，由導(dǎo)航控制系統(tǒng)形成指令，控制各操縱面，無(wú)人機(jī)按預(yù)定航線飛行。⑤執(zhí)行作業(yè)任務(wù)當(dāng)無(wú)人機(jī)被成功引導(dǎo)進(jìn)入預(yù)定空域后，由地面站控制機(jī)載任務(wù)設(shè)備實(shí)施指定作業(yè)。⑥著陸回收完成任務(wù)后，由回收設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行安全降落并撤收，對(duì)作業(yè)信息進(jìn)行處理。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知常規(guī)布局固定翼飛行平臺(tái)的三大組成：機(jī)體、動(dòng)力系統(tǒng)、發(fā)射與回收裝置。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。機(jī)翼：產(chǎn)生升力的主要部件，用以支持無(wú)人機(jī)在空中飛行，起到一定的穩(wěn)定和操縱作用。其上裝有副翼（機(jī)翼外側(cè)）和襟翼（機(jī)翼內(nèi)側(cè)），副翼用以保證無(wú)人機(jī)的橫向操縱，襟翼用以改善無(wú)人機(jī)起飛和著陸時(shí)的性能。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。機(jī)翼受力分析：作用在飛機(jī)機(jī)翼上的外力有：重力、升力、發(fā)動(dòng)機(jī)或其它部件傳來(lái)的力等。這些外力會(huì)引起機(jī)翼的五種變形：彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉伸、壓縮。機(jī)翼可視為固鏈在機(jī)身上的懸臂梁，當(dāng)機(jī)翼受到上述外力作用而產(chǎn)生變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生反抗這種變形的力，稱為內(nèi)力。承受這些內(nèi)力的部件稱之為機(jī)翼的受力構(gòu)件，其作用是保證機(jī)翼的空氣動(dòng)力外形，并進(jìn)一步保證飛機(jī)在飛行的穩(wěn)定與操縱特性。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。機(jī)翼的縱向骨架：包括翼梁、縱墻和桁條三種類型，其結(jié)構(gòu)和受力依次減弱。其中翼梁是最強(qiáng)有力的縱向構(gòu)件，承受全部或大部彎矩和剪力；縱墻常放置在靠近機(jī)翼的前后緣，與上下蒙皮相連；桁條主要起支持蒙皮的作用。機(jī)翼的橫向骨架：包括普通翼肋和加強(qiáng)翼肋，其作用是形成并維持剖面形狀，把蒙皮和桁條傳來(lái)的空氣動(dòng)力傳給翼梁。加強(qiáng)翼肋還能傳遞和承受較大的集中載荷。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。機(jī)身：將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力裝置等連為一體，裝載各種電氣設(shè)備和油料等。從空氣動(dòng)力學(xué)角度看，機(jī)身并不是必要的。如果機(jī)翼足夠大，能裝載各種設(shè)備時(shí)，則機(jī)身是可以取消的，沒(méi)有機(jī)身的飛行器稱為飛翼。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。普通隔框：主要維持機(jī)身外形，支持蒙皮及桁條，承受局部氣動(dòng)力（木質(zhì)）。加強(qiáng)隔框：既承擔(dān)普通隔框作用，更主要的是承受和傳遞集中載荷（金屬）。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。尾翼：通常包括水平尾翼和垂直尾翼，簡(jiǎn)稱平尾和垂尾。平尾一般由固定的水平安定面和可偏轉(zhuǎn)的升降舵組成；垂尾由固定的垂直安定面和方向舵組成。安定面的作用是使飛機(jī)具有適度的靜穩(wěn)定性，升降舵和方向舵的作用是進(jìn)行飛機(jī)的俯仰和偏航操縱。副翼、升降舵、方向舵稱為飛機(jī)的主操縱面。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。蒙皮：包在機(jī)身和機(jī)翼縱橫骨架外，維持外形并與空氣直接接觸的構(gòu)件，因此要求表面光滑，以免增加阻力影響飛行性能。主要作用：1）維持機(jī)翼的氣動(dòng)外形；2）承受局部氣動(dòng)力，把壓力或吸力傳遞到縱向骨架上；3）與翼梁和縱墻腹板構(gòu)成封閉盒，承受彎矩、扭矩。機(jī)

體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知機(jī)體：一般由機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等組成。機(jī)身將機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力和起落裝置等連為一體，并作為容器裝載各種設(shè)備和油料等。接頭：用于機(jī)翼和其它構(gòu)件的連接與拆卸，并實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間力的傳遞。單、雙耳式梳式機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知?jiǎng)恿ο到y(tǒng)：產(chǎn)生前進(jìn)的拉力或推力，使無(wú)人機(jī)獲得飛行速度和升力。傳統(tǒng)固定翼大多采用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，但出于成本和使用方便的考慮，現(xiàn)階段，部分輕型和微型固定翼已開始普遍開始使用電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。油動(dòng)系統(tǒng)：包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體和一系列保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的輔助系統(tǒng)，除提供推力或拉力外，還在必要時(shí)配套發(fā)電機(jī)，為機(jī)載設(shè)備供電。（有專門課程?。╇妱?dòng)系統(tǒng)：電池、電調(diào)、電機(jī)、螺旋槳和充電器。（多旋翼課程已講）機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知重要性強(qiáng)調(diào)：固定翼無(wú)人機(jī)的發(fā)射和回收方式遠(yuǎn)比旋翼類無(wú)人機(jī)復(fù)雜，飛行事故中的60%會(huì)出現(xiàn)在起飛和著陸階段。所以可靠的發(fā)射和回收方式是確保無(wú)人機(jī)安全飛行的要素之一。傳統(tǒng)固定翼發(fā)射和回收方式包括：起落架地面滑跑起飛：無(wú)人機(jī)依靠自身動(dòng)力，借助起落架或其它專門起飛裝置的動(dòng)力，在跑道上滑跑升空。（發(fā)動(dòng)機(jī)已起動(dòng)）有的起飛后即拋棄起落架小型一般不收起起落架長(zhǎng)航時(shí)、遠(yuǎn)程一般收起起落架(有人機(jī))離地速度和滑跑距離是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)借助滑跑車時(shí)原理類似機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知火箭助推發(fā)射：無(wú)人機(jī)安裝在專門的發(fā)射架上，借助火箭推力，將無(wú)人機(jī)發(fā)射升空。（發(fā)動(dòng)機(jī)已起動(dòng)）一臺(tái)或多臺(tái)火箭做為助推器助推火箭工作時(shí)間一般為幾秒鐘起飛后拋棄助推器靈感來(lái)源于有人機(jī)零距離起飛（ZEL，Zero-LengthLaunch）概念美制“火蜂”機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知滑軌彈射：飛行器安裝在發(fā)射裝置的軌道上，在自身發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)射裝置中的助力設(shè)備共同作用下起飛。無(wú)人機(jī)飛離軌道后，在主發(fā)動(dòng)機(jī)作用下完成飛行任務(wù)。一般都有長(zhǎng)長(zhǎng)的滑軌滑軌中的助力設(shè)備配合主發(fā)動(dòng)機(jī)提供滑跑加速助力設(shè)備有彈力、液壓和氣動(dòng)等類型若助力設(shè)備采用火箭，則等同于零長(zhǎng)發(fā)射機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知手拋發(fā)射（投擲）：小、微型固定翼無(wú)人機(jī)的常見起飛方式，由投擲手在重心附近握住飛行器，助跑10～15m后，將無(wú)人機(jī)投擲到空中。助跑的目的是為了使無(wú)人機(jī)獲得所需的起飛速度。投擲方向應(yīng)選擇在逆風(fēng)方向上；飛行器尺寸小于3m，重量在十幾千克以下；一人或兩人控制，一人控制時(shí)身兼投擲手和飛控手雙重職責(zé)，即投擲后立即轉(zhuǎn)入用遙控器在視距內(nèi)控制飛機(jī)；投擲時(shí)飛機(jī)應(yīng)保持左右水平，機(jī)頭略上抬，投擲用力方向與機(jī)體軸同向。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知空中發(fā)射：無(wú)人機(jī)由運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)、攻擊機(jī)等大型經(jīng)過(guò)改裝且與無(wú)人機(jī)相匹配的母機(jī)攜帶至空中，在指定的空域，啟動(dòng)無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，然后將無(wú)人機(jī)從空中發(fā)射出去。理論上，母機(jī)可將無(wú)人機(jī)帶到任何需要的空域，方式簡(jiǎn)單易行，成功率高，且有效增大了無(wú)人機(jī)航程。分滑軌式發(fā)射和投放式發(fā)射；滑軌式發(fā)射時(shí)，軌道安裝在母機(jī)上，無(wú)人機(jī)靠自身動(dòng)力滑出軌道；投放式發(fā)射時(shí)，無(wú)人機(jī)一般采用半隱蔽方式懸掛在固定翼母機(jī)的機(jī)翼或機(jī)腹下部，若采用直升機(jī)作為母機(jī)，則在兩側(cè)攜帶；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，分為投放前啟動(dòng)和投放后啟動(dòng)。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知滑跑著陸：基本與有人機(jī)類似，不同之處有：（1）對(duì)跑道要求沒(méi)有有人機(jī)苛刻；（2）有些起落架局部被設(shè)計(jì)得較脆弱，可著陸時(shí)撞地?fù)p壞，吸收能量；（3）有些無(wú)人機(jī)在機(jī)尾裝有尾鉤，著陸滑跑時(shí)，尾鉤鉤住地面攔截繩縮短著陸滑跑距離?；苤懙目刂票然芷痫w要困難得多，正如有人機(jī)的離地容易著陸難；小型無(wú)人機(jī)一般采用目視遙控著陸方式，無(wú)人機(jī)需逆風(fēng)并呈環(huán)形軌跡下降，經(jīng)歷進(jìn)場(chǎng)、下滑、拉平、漂落和滑行等五個(gè)階段；大中型無(wú)人機(jī)則通過(guò)飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位/著陸系統(tǒng)、精確測(cè)高系統(tǒng)等，按照預(yù)定的程序和下滑曲線自主完成著陸動(dòng)作。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知傘降回收：無(wú)人機(jī)利用機(jī)載的降落傘，按照預(yù)定程序或在操作手遙控指揮下到達(dá)回收區(qū)域上空，在發(fā)動(dòng)機(jī)停車后自動(dòng)可根據(jù)遙控指令適時(shí)開傘，降落在預(yù)定場(chǎng)地?；厥諅銘?yīng)預(yù)先規(guī)范折疊并裝入傘包，便于機(jī)載；無(wú)人機(jī)應(yīng)有足夠的載重和容積為傘包提供艙位；方形傘、平面圓頂傘、底邊延伸傘、十字形傘（穩(wěn)定性好，制造工藝簡(jiǎn)單，開傘動(dòng)載較小，應(yīng)用較多）等多種傘型可選。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知攔阻網(wǎng)回收：像用網(wǎng)捕捉鳥一樣的方法回收無(wú)人機(jī)，研究最早始20世紀(jì)70年代末期。其過(guò)程是：無(wú)人機(jī)在操縱手的遙控下，降低高度，減小速度，同時(shí)攔阻網(wǎng)系統(tǒng)的引導(dǎo)裝置引導(dǎo)無(wú)人機(jī)對(duì)準(zhǔn)攔阻網(wǎng)。當(dāng)無(wú)人機(jī)接觸到攔阻網(wǎng)后，飛行能量由攔阻網(wǎng)能量吸收器吸收，速度很快減為零。無(wú)人機(jī)撞網(wǎng)回收是一種理想的精確定點(diǎn)回收方式，特別適合小型固定翼無(wú)人機(jī)在狹窄回收?qǐng)龅鼗蚺灤鲜褂?，可以認(rèn)為它是一種零距離回收方式。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知①

按機(jī)身數(shù)量不同單機(jī)身（常規(guī)）翼身融合多機(jī)身（2個(gè)）多機(jī)身（3個(gè)）多機(jī)身（5個(gè)）機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知②

按機(jī)翼所處機(jī)身上下位置不同上單翼高單翼中單翼下單翼雙層翼三層翼機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知③

按氣動(dòng)布局不同常規(guī)布局鴨式布局無(wú)平尾布局大翼尖無(wú)尾布局飛翼氣動(dòng)布局機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知④

按機(jī)翼/尾翼形狀不同矩形翼梯形翼圓形翼三角翼雙垂尾（T型）V型尾翼機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知⑤

按主要材料不同KT板：一種由聚苯乙烯（ExpandedPolystyrene，縮寫PS/EPS）EPS在外力的沖擊下極易碎裂和產(chǎn)生碎屑,顆粒經(jīng)過(guò)發(fā)泡生成板芯，經(jīng)過(guò)表面覆膜壓合而成的一種新型材料，板體挺括、輕盈、不易變質(zhì)、易于加工。EPO發(fā)泡塑料：由30%的聚乙烯PE和70%的聚苯乙烯PS組成。PE組分主要分布在材料的外層，促進(jìn)顆粒之間的塑化和結(jié)合，PS組分主要分布在材料的內(nèi)部，對(duì)于泡粒結(jié)構(gòu)具有良好的支撐作用。EPO最大程度的綜合了PE和PS的有點(diǎn)，在沖擊后不會(huì)產(chǎn)生碎裂，具有良好的抗沖擊性。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知⑤

按主要材料不同EPP塑料發(fā)泡材料：具有十分優(yōu)異的抗震吸能性能、形變后恢復(fù)率高，號(hào)稱柔性泡沫，另外，其質(zhì)量輕，可大幅度減輕物品重量。EPP還是一種環(huán)保材料，不僅可回收再利用，而且可以自然降解，不會(huì)造成白色污染。輕木結(jié)構(gòu)：多用輕木，結(jié)合少量高強(qiáng)度木材、金屬、塑料等材料，外部貼有塑料蒙皮。輕木機(jī)在結(jié)構(gòu)上跟載人飛機(jī)相似，它從設(shè)計(jì)到制作到試飛改進(jìn)，也都跟載人飛機(jī)的設(shè)計(jì)有著類似的流程。其強(qiáng)度和外形精準(zhǔn)度都較泡沫機(jī)高。機(jī)體動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)射與回收裝置固定翼分類2飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知⑤

按主要材料不同復(fù)合材料結(jié)構(gòu)：通常用玻璃鋼或碳纖維材料，飛機(jī)外觀光潔度高，外形精準(zhǔn)度高，強(qiáng)度/密度較金屬高，因此現(xiàn)在各種大中小型的軍民飛機(jī)使用復(fù)合材料的比例越來(lái)越高。但其制作、維修工藝復(fù)雜。序號(hào)性能需求描述1質(zhì)輕且強(qiáng)度高無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)時(shí)要適應(yīng)各種飛行環(huán)境和飛行條件，小型化、輕量化對(duì)無(wú)人機(jī)的性能和效率影響巨大。2耐腐蝕性碳纖維復(fù)合材料的化學(xué)穩(wěn)定性高，不易受化學(xué)物質(zhì)侵蝕，可在各種腐蝕環(huán)境下提高無(wú)人機(jī)壽命，降低維護(hù)和更換成本。3耐高溫性碳纖維復(fù)合材料對(duì)溫度變化的敏感度較低，不會(huì)產(chǎn)生蠕變和疲勞現(xiàn)象，連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用對(duì)飛行性能幾乎沒(méi)有影響。4抗電磁干擾碳纖維復(fù)合材料對(duì)電磁干擾的吸收能力較強(qiáng)，電磁干擾防護(hù)能力優(yōu)于傳統(tǒng)金屬材料，可有效提高無(wú)人機(jī)的電磁兼容性。項(xiàng)目小結(jié)：①牢固建立“結(jié)構(gòu)全系統(tǒng)”和“作業(yè)全流程”的理念。②副翼、升降舵和方向舵被稱為常規(guī)布局固定翼無(wú)人機(jī)的主操縱面，副翼決定橫滾運(yùn)動(dòng)，升降舵決定俯仰運(yùn)動(dòng)，方向舵決定偏航運(yùn)動(dòng)，理解這些是后續(xù)學(xué)習(xí)固定翼無(wú)人機(jī)飛行與操縱原理的基礎(chǔ)。項(xiàng)目一系統(tǒng)綜述與結(jié)構(gòu)認(rèn)知（4學(xué)時(shí)）③固定翼無(wú)人機(jī)在現(xiàn)階段已類型繁多，基于新技術(shù)、新材料、新工藝的發(fā)展，其成本也在逐步下調(diào)，建議初學(xué)者從自身經(jīng)濟(jì)承受能力出發(fā)，入手合適機(jī)型，既能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全系統(tǒng)認(rèn)知，又能為后續(xù)開展組裝、調(diào)試和實(shí)際飛行健全學(xué)習(xí)和訓(xùn)練條件。④固定翼無(wú)人機(jī)的起降方式多種多樣，都得到了一定程度的應(yīng)用。但在院校條件下，受場(chǎng)地及空域限制，稍大一點(diǎn)的固定翼便難以進(jìn)行實(shí)飛訓(xùn)練。本課程將選擇微型航模和小型垂起固定翼進(jìn)行飛行實(shí)訓(xùn)。課后作業(yè)：見教材項(xiàng)目一“習(xí)題”部分。項(xiàng)目一系統(tǒng)綜述與結(jié)構(gòu)認(rèn)知（4學(xué)時(shí)）項(xiàng)目二飛行與操縱原理解讀（8學(xué)時(shí)）機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)的相關(guān)概念；低速氣流的特性及相關(guān)定理；固定翼無(wú)人機(jī)升力產(chǎn)生原因與阻力類型；固定翼無(wú)人機(jī)的平衡與穩(wěn)定及飛行操縱原理。準(zhǔn)確描述機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)的相關(guān)定義，理解各參數(shù)（技術(shù)指標(biāo)）對(duì)飛行性能的影響；會(huì)利用連續(xù)性定理和伯努利定理解釋固定翼飛機(jī)升力產(chǎn)生的原因，理解飛機(jī)失速的相關(guān)概念；掌握固定翼飛機(jī)的阻力類型及形成原因，了解升阻比的相關(guān)概念；概括固定翼飛機(jī)平衡、穩(wěn)定、操縱的基本概念及三者之間的關(guān)聯(lián)與約束。主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)翼型的定義弦

長(zhǎng)相對(duì)厚度最大厚度位置1-1翼型及其特性參數(shù)相對(duì)彎度安裝角定義：沿著與飛機(jī)對(duì)稱面平行的平面在機(jī)翼上切出的剖面稱為機(jī)翼的翼型，也稱翼剖面。前緣：翼型最前端的一點(diǎn)；后緣：翼型最后端的一點(diǎn)；翼弦：前緣和后緣間的連線；前緣半徑：前緣的曲率半徑，即與前緣內(nèi)切的內(nèi)切圓半徑。半徑越大，前緣外形就越圓滑，越不容易失速，但飛行阻力也越大，適宜低速飛行（適用于無(wú)人機(jī)）。按幾何形狀，翼型可分為兩類：①圓頭尖尾的，用于低速、亞音速和跨音速飛機(jī)的機(jī)翼，以及低超音速飛行的超音速飛機(jī)機(jī)翼；②尖頭尖尾的，用于超音速飛機(jī)機(jī)翼和導(dǎo)彈的彈翼。1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)翼型的定義弦

長(zhǎng)相對(duì)厚度最大厚度位置1-1翼型及其特性參數(shù)相對(duì)彎度安裝角平凸型：在構(gòu)造和加工上比較方便，空氣動(dòng)力特性也不錯(cuò)，用于某些低速飛機(jī)。雙凸型：升力、阻力特性較好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)上。對(duì)稱型：升力、阻力特性較好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，用于各種飛機(jī)的尾翼上。菱型：前端尖，高速阻力特性較好，多用于超音速飛機(jī)。層流翼型：一種為使翼表面保持大范圍的層流，以減小阻力而設(shè)計(jì)的翼型。其最大厚度位置更靠后緣，前緣半徑較小，上表面比較平坦，能使翼表面盡可能保持層流流動(dòng)，從而可減少摩擦阻力。1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)翼型的定義弦

長(zhǎng)相對(duì)厚度最大厚度位置1-1翼型及其特性參數(shù)相對(duì)彎度安裝角連接翼型前緣和后緣兩點(diǎn)的直線段的長(zhǎng)度，通常用

b表示平均氣動(dòng)弦長(zhǎng)：與實(shí)際機(jī)翼面積相等，氣動(dòng)力矩相同的當(dāng)量矩形機(jī)翼的弦長(zhǎng)，它在數(shù)值上等于機(jī)翼面積除以機(jī)翼的翼展。cmax翼型最大厚度與弦長(zhǎng)之比，稱為翼型的相對(duì)厚度，常用百分?jǐn)?shù)表示。翼型的厚度是垂直于翼弦的翼型上下表面之間的直線段長(zhǎng)度。（3～14%）xc翼型的最大厚度離開前緣的距離，通常也用弦長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)表示。（30～50%）1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)翼型的定義弦

長(zhǎng)相對(duì)厚度最大厚度位置1-1翼型及其特性參數(shù)相對(duì)彎度安裝角cmaxfmax翼型中線翼型中線是各翼型厚度中點(diǎn)的連線，它與翼弦之間的垂直距離，稱為翼型的彎度，最大彎度與弦長(zhǎng)的比值稱為相對(duì)彎度。相對(duì)彎度為零，即為對(duì)稱翼型。（0～2%）翼型弦線與飛機(jī)軸線之間的夾角，一般為0～4°xc1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)翼型的定義弦

長(zhǎng)相對(duì)厚度最大厚度位置1-1翼型及其特性參數(shù)相對(duì)彎度安裝角cmaxfmax翼型中線xc翼型編號(hào)之NACA翼型：美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)（太空總署NASA前身）開發(fā)的一系列翼型，格式：NACA+XYZZ。其中：X—相對(duì)彎度，Y—最大厚度位置，ZZ—相對(duì)厚度。舉例：NACA2412,即：2%，40%，12%。有了這個(gè)四位數(shù)就知道翼型的具體形狀了！還有五位數(shù)、六位數(shù)的表示方法，請(qǐng)同學(xué)們查閱資料自行理解！1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)機(jī)翼平面形狀機(jī)翼面積翼

展展弦比根梢比后掠角1-2機(jī)翼的幾何參數(shù)機(jī)翼前視形狀低速飛機(jī)高速飛機(jī)從飛機(jī)頂上向下看機(jī)翼在平面上的投影形狀。1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)機(jī)翼平面形狀機(jī)翼面積翼

展展弦比根梢比后掠角1-2機(jī)翼的幾何參數(shù)機(jī)翼前視形狀機(jī)翼平面形狀所圍的面積，稱為機(jī)翼面積，用S表示。機(jī)翼兩翼尖之間的距離，稱為翼展，通常用

l

表示。l機(jī)翼翼展與機(jī)翼平均幾何弦長(zhǎng)b平均之比，稱為機(jī)翼的展弦比λ。b平均＝S/l

b1b0機(jī)翼的翼根弦長(zhǎng)(b0)與翼尖弦長(zhǎng)(b1)之比，稱為機(jī)翼的根梢比(梯形比)，用符號(hào)η表示。1機(jī)翼的翼型與幾何參數(shù)機(jī)翼平面形狀機(jī)翼面積翼

展展弦比根梢比后掠角1-2機(jī)翼的幾何參數(shù)機(jī)翼前視形狀機(jī)翼各翼型離開前緣1/4弦長(zhǎng)點(diǎn)的連線與垂直于飛機(jī)對(duì)稱平面的直線之間的夾角，稱為機(jī)翼的后掠角，并用符號(hào)χ表示?，F(xiàn)代高速飛機(jī)的后掠角χ＝35°～60°。機(jī)翼的前視形狀可用機(jī)翼的上反角來(lái)說(shuō)明。垂直與飛機(jī)對(duì)稱平面的直線與機(jī)翼下表面（有的定義為與機(jī)翼翼弦平面）之間的夾角，稱為機(jī)翼的上反角ψ。通常規(guī)定上反為正，下反為負(fù)。流

體定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)流

場(chǎng)流

線流

譜流管與流束2低速氣流的特性2-1基本概念氣體和液體統(tǒng)稱為流體，共同點(diǎn)是不能保持一定形狀，且具有流動(dòng)性，不同點(diǎn)在于氣體可壓縮。表征流體特性的物理量如速度、溫度、壓力、密度等稱為流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化，我們可以將流動(dòng)分為定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)。定常流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只隨位置，不隨時(shí)間變化；非定常流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)參數(shù)不僅隨位置而且隨時(shí)間變化。流體所占據(jù)的空間稱為流場(chǎng)，流場(chǎng)是分布流體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）。流線是流場(chǎng)中某一瞬間的一條空間曲線（假想曲線），線上每點(diǎn)流體微團(tuán)的速度與曲線在該點(diǎn)的切線重合。低速定常流動(dòng)時(shí)，流線實(shí)際上就是流體微團(tuán)流動(dòng)的路線。流線與電力線、磁類似。日常生活中煙囪出來(lái)的煙就顯示了流線的形狀。流

體定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)流

場(chǎng)流

線流

譜流管與流束2低速氣流的特性2-1基本概念所有流線的集合就是流線譜，簡(jiǎn)稱流譜，流譜反映了流體流過(guò)物體時(shí)的流動(dòng)情況，流譜密說(shuō)明流速快。流譜的形狀主要由物體的外形、物體與氣流的相對(duì)位置決定。由許多流線所圍成的管狀曲面稱為流管。由于流管表面是由流線所圍成，所以在低速定常流動(dòng)時(shí)，流體不能穿出或穿入流管表面，流管就像真實(shí)的管子一樣。充滿在流管中的流體，稱為流束。2低速氣流的特性2-2連續(xù)性定理低速定常流動(dòng)的流體流過(guò)一流管時(shí)，流體將連續(xù)不斷并穩(wěn)定地在流管中流動(dòng)，在同一時(shí)間內(nèi)流過(guò)流管任意截面的流體質(zhì)量相等。（質(zhì)量守恒定律）——連續(xù)性方程【推論】流體低速定常流動(dòng)時(shí)，截面積小的地方流速快，而截面積大的地方流速慢。（舉例：河道寬窄影響水流快慢、穿堂風(fēng)等）2低速氣流的特性2-3伯努利定理低速定常流動(dòng)時(shí)，流場(chǎng)中的任一點(diǎn)，氣體的靜壓與動(dòng)壓之和為一常量，且等于其總壓。（能量守恒定律）靜壓是氣流流動(dòng)時(shí)作用于管壁的壓強(qiáng)。動(dòng)壓為氣體流動(dòng)時(shí)由流速產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)，或者說(shuō)是單位體積流體所攜帶的動(dòng)能，它并不作用于管壁上?？倝菏撬俣鹊扔诹銜r(shí)的靜壓?！就普摗苛黧w低速定常流動(dòng)時(shí)，流速小的地方壓強(qiáng)大，流速大的地方壓強(qiáng)小。【連續(xù)性定理+伯努利定理】：S↑，V↓，P↑；S↓，V↑，P↓——伯努利方程3-1迎角的概念3飛機(jī)的升力和阻力相對(duì)氣流方向與翼弦之間的夾角，稱為迎角，也稱攻角。根據(jù)氣流指向不同，迎角可分為正迎角、負(fù)迎角和零迎角。氣流指向下翼面時(shí)，迎角為正；氣流指向上翼面時(shí)，迎角為負(fù)；氣流方向與翼弦重合時(shí)，迎角為零。3-2機(jī)翼升力的產(chǎn)生3飛機(jī)的升力和阻力以具有向上迎角的平凸翼型為例：空氣自機(jī)翼前緣分開后，在機(jī)翼上表面，流束變窄，流管截面積減小，流速增大，壓強(qiáng)減?。欢乱砻媪魉僮兓淮笫箟簭?qiáng)基本不變。這樣，機(jī)翼的上下表面就產(chǎn)生壓力差，形成一種托舉力（即為升力?）實(shí)際上，機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)差形成是總空氣動(dòng)力R，其方向與翼弦垂直。R的垂直分量才稱之為升力Y（托舉力），升力的作用點(diǎn)稱為焦點(diǎn)。而水平分量X則為飛機(jī)阻力的一種形式（壓差阻力）。視頻驗(yàn)證3-3升力公式3飛機(jī)的升力和阻力升力與翼型的關(guān)系：對(duì)稱翼型：阻力系數(shù)比較小，但升阻比也小。雙凸翼型：上弧線和下弧線都向外凸，但上弧線彎度比下弧線大，其升阻比比對(duì)稱翼型的大。平凸翼型：下弧線是一條直線。其最大升阻比要比雙凸翼型大。失速迎角小，很多具體指標(biāo)上都要大大劣于雙凸翼型，但易于加工。凹凸翼型：下弧線向內(nèi)凹入。能產(chǎn)生較大升力，升阻比也比較大。失速迎角小、高速時(shí)阻力大，加工困難。S形翼型：中弧線象橫放的S形。其力矩特性是穩(wěn)定的，可用在沒(méi)有水平尾翼的模型飛機(jī)上。說(shuō)明：飛機(jī)上不但機(jī)翼會(huì)產(chǎn)生升力，還有平尾和機(jī)身都可以產(chǎn)生升力，其它暴露在氣流中的某些部分都可以產(chǎn)生少許的升力。不過(guò)除了機(jī)翼以外，其它部分產(chǎn)生的升力都是很小的，所以通常用機(jī)翼的升力來(lái)代替整個(gè)飛機(jī)的升力。根據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和理論證明，機(jī)翼的升力公式為：——空氣密度——機(jī)翼面積——相對(duì)速度——升力系統(tǒng)（翼型、迎角等）3-3升力公式3飛機(jī)的升力和阻力升力與迎角的關(guān)系：在一定范圍內(nèi)，迎角增加，升力增加；當(dāng)迎角增加到一定程度時(shí)，升力不但不增加反而急劇下降，這種現(xiàn)象稱之為失速。對(duì)應(yīng)的迎角稱之為臨界迎角或失速迎角。由于迎角與飛行姿態(tài)有關(guān)，所以對(duì)飛機(jī)飛行姿態(tài)的保持極為重要！不管是低速飛行、高速飛行，還是轉(zhuǎn)彎飛行，都有可能出現(xiàn)失速。失速根本原因就是迎角超過(guò)臨界迎角！3-3升力公式3飛機(jī)的升力和阻力需要說(shuō)明的是：失速本質(zhì)上并非指飛機(jī)失去速度或速度不足，所以，導(dǎo)致失速的真正原因并不是升力的不足，而是迎角增加并超過(guò)失速迎角后造成氣流分離、操縱失效，導(dǎo)致飛機(jī)失去穩(wěn)定。飛機(jī)失速下墜后，軌跡呈螺旋狀，大型飛機(jī)很難脫離這種狀態(tài)，極易墜毀。容易出現(xiàn)失速的情況包括：低速機(jī)動(dòng)、危險(xiǎn)天氣、弱動(dòng)力飛行、非常規(guī)構(gòu)型、人機(jī)耦合震蕩等。出現(xiàn)失速現(xiàn)象后，飛行員應(yīng)立即推桿減小迎角，恢復(fù)升力。待飛機(jī)獲得速度后，再次轉(zhuǎn)入正常飛行。展弦比與失速：在飛行器設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)讓提供力矩的水平尾翼的展弦比較小，使其在失速時(shí)擁有較好的失速特性：如較大的攻角仍然能保持不失速，升力系數(shù)下降率較為平緩等；當(dāng)主冀失速時(shí)還能有姿態(tài)控制的能力進(jìn)而脫離失速。一般垂直尾翼展弦比小于水平尾翼展弦比，水平尾翼展弦比小于主翼展弦比。展弦比設(shè)計(jì)關(guān)系到飛行器性能。短面寬的機(jī)翼（低展弦比）型阻較小，適合高速無(wú)人機(jī)。而長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)則多采用高展弦比，以降低誘導(dǎo)阻力，增加滑翔性能。3-3升力公式3飛機(jī)的升力和阻力地面效應(yīng)與失速：地面效應(yīng)（GroundEflect）也稱為翼地效應(yīng)或翼面效應(yīng)，是一種使飛行器誘導(dǎo)阻力減小，同時(shí)能獲得比空中飛行更高升阻比的流體力學(xué)效應(yīng)。固定翼飛行器當(dāng)離地距離低于翼展特別是小于半翼展時(shí)，升力將大增，地效明顯。由于地面效應(yīng)的存在，飛機(jī)在起降階段的失速概率將大大增加。這是因?yàn)?，?dāng)飛行器貼近地面或水面、在低于翼展的高度以下飛行時(shí)，由于地面效應(yīng)，機(jī)翼下面的氣流會(huì)被逐漸充塞（壓縮），作用在整個(gè)機(jī)翼下面的壓力明顯增大，使升力陡然增大，如操作不當(dāng)，極易導(dǎo)致失速迎角出現(xiàn)。3-3升力公式3飛機(jī)的升力和阻力與升力有關(guān)的二個(gè)概念：①駐點(diǎn)：空氣與機(jī)翼前緣相遇的點(diǎn)，也是空氣相對(duì)于機(jī)翼的速度減小到零的點(diǎn)。如果對(duì)稱機(jī)翼相對(duì)來(lái)流旋轉(zhuǎn)了一個(gè)迎角，駐點(diǎn)就會(huì)稍稍向前緣的下表面移動(dòng)。②增升裝置：有人機(jī)或大型無(wú)人機(jī)上使用，目的是為了在起飛或降落時(shí)增加機(jī)翼的升力，從而降低飛機(jī)的離地和接地速度，縮短起飛和降落滑跑的距離。目前經(jīng)常使用的增升裝置包括：后緣襟翼（簡(jiǎn)單襟翼、分裂襟翼、開縫襟翼、后退襟翼）；前緣襟翼和克魯格襟翼；前緣縫翼。從空氣動(dòng)力學(xué)角度，它們的增升原理表現(xiàn)在：增大翼型彎度，以增加升力線斜率；增大機(jī)翼面積；延緩機(jī)翼上的附面層的氣流分離，增大失速迎角。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力當(dāng)氣流流過(guò)飛機(jī)表面時(shí)，由于空氣存在粘性，空氣微團(tuán)與飛機(jī)表面發(fā)生摩擦，阻滯了氣流的流動(dòng)，由此產(chǎn)生的阻力就叫做摩擦阻力。摩擦阻力是在附面層（又稱邊界層）中產(chǎn)生的。所以其大小取決于空氣的黏性、飛機(jī)的表面狀況（光滑程度）、同氣流接觸的飛機(jī)表面積（浸潤(rùn)面積）小大、附面層中氣流的流動(dòng)情況。所謂附面層就是緊貼飛機(jī)表面、流速由外部氣流的自由流速逐漸降低到零的那層薄薄的空氣層。按空氣的流動(dòng)階段可分為層流附面層、紊流附面層和尾跡三部分。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力運(yùn)動(dòng)著的物體前后會(huì)形成壓強(qiáng)差，壓強(qiáng)差所產(chǎn)生的阻力被稱為壓差阻力。飛機(jī)的壓差阻力是由于氣流的分離而產(chǎn)生的。壓差阻力同物體的形狀，物體在氣流中的姿態(tài)以及物體的最大迎風(fēng)面積等有關(guān)，其中最主要的是同物體的形狀有關(guān)。因此，減小壓差阻力的主要措施：①盡量減小迎風(fēng)面積；②加整流罩，采用流線體。物體上的摩擦阻力和壓差阻力合起來(lái)叫做迎面阻力，對(duì)機(jī)翼則稱為翼型阻力。一個(gè)物體，究竟哪一種阻力占主要部分，取決于物體的形狀和位置。流線體，迎面阻力中主要是摩擦阻力。遠(yuǎn)離流線體的式樣，壓差阻力占主要部分，摩擦阻力則居次要位置，且總的迎面阻力也較大。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力飛機(jī)各部件之間由于氣流相互干擾而產(chǎn)生的一種額外阻力稱為干擾阻力。氣流流過(guò)翼-身連接處時(shí)，由于部件形狀的關(guān)系，形成了一個(gè)氣流的通道。A、B處壓強(qiáng)大，C處壓強(qiáng)小，這樣會(huì)在C處形成氣流阻塞，產(chǎn)生消耗動(dòng)能的漩渦，能量消耗，額外阻力產(chǎn)生?？梢姼蓴_阻力和飛機(jī)不同部件之間的相對(duì)位置有關(guān)。因此，要減少干擾阻力，就必須妥善考慮和安排各個(gè)部件的相對(duì)位置，在這些部件之間加裝整流片，使得連接處平滑過(guò)渡。實(shí)踐證明，飛機(jī)的各個(gè)部件，如機(jī)翼、機(jī)身、尾翼等，單獨(dú)放在氣流中所產(chǎn)生的阻力的總和并不等于、而且往往小于它們組成一個(gè)整體時(shí)所產(chǎn)生的阻力，這就是整流的作用。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力誘導(dǎo)阻力是機(jī)翼所獨(dú)有的一種阻力，它是伴隨升力的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，因此可以說(shuō)是為了產(chǎn)生升力而付出的一種“代價(jià)”。因?yàn)橐a(chǎn)生升力，所以上翼面壓強(qiáng)低，下翼面壓強(qiáng)高，氣流由下翼面的高壓區(qū)繞過(guò)翼尖流到上翼面的低壓區(qū)形成漩渦，出現(xiàn)氣流下洗現(xiàn)象，誘導(dǎo)阻力產(chǎn)生。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力下洗角和下洗速的理解：升力是氣流作用到機(jī)翼上的力。根據(jù)作用和反作用定律，必然有一個(gè)反作用力即負(fù)升力（－Y），由機(jī)翼作用到氣流上，它的方同向下，所以使氣流向下轉(zhuǎn)折一個(gè)角度ε，這一角度叫下洗角。隨著下洗角的出現(xiàn)，同時(shí)出現(xiàn)了氣流向下的速度。這一速度叫做下洗速（ω）。下洗速ω與氣流原來(lái)相對(duì)速度v組成了合速度u。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力因?yàn)?/p>

u的出現(xiàn)，升力也應(yīng)當(dāng)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度ε，與u垂直成為Yi。而這時(shí)飛機(jī)仍沿原來(lái)V的方向前進(jìn)，Yi既然不同原來(lái)的速度v垂直，必然在其上有一投影分力Xi，它的方向與飛機(jī)飛行方向相反，所起的作用是阻攔飛機(jī)的前進(jìn)，實(shí)際上是一種阻力。這種阻力是由升力的誘導(dǎo)而產(chǎn)生的，因此叫做誘導(dǎo)阻力。它是由于氣流下洗使原來(lái)的升力偏轉(zhuǎn)而引起的附加阻力。3飛機(jī)的升力和阻力3-4阻力類型及阻力公式按產(chǎn)生阻力的原因來(lái)分，低速飛機(jī)上的阻力有摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力，前三者合稱廢阻力，誘導(dǎo)阻力也稱渦阻力；高速（超音速）飛機(jī)還會(huì)產(chǎn)生激波阻力等。摩擦阻力壓差阻力干擾阻力誘導(dǎo)阻力總阻力摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力和誘導(dǎo)阻力組成低速飛機(jī)在每個(gè)速度下的總阻力。在渦阻力（InducedDrag）等于廢阻力（ParasiteDrag）的地方，阻力達(dá)到最小值。由于在給定飛行器質(zhì)量的水平飛行中，升力是個(gè)常數(shù)，在曲線上最小阻力點(diǎn)處就是飛行器的最大升阻比出現(xiàn)的位置?？傋枇?，式中各參數(shù)含義同升力公式3飛機(jī)的升力和阻力3-5關(guān)于升阻比升阻比：飛行器在同一迎角時(shí)的升力和阻力之比，也被認(rèn)為是升力系數(shù)和阻力系數(shù)的比值。升阻比與飛機(jī)迎角、飛行速度等參數(shù)有關(guān)，這個(gè)值越大表示飛行器的空氣動(dòng)力性能越好。因?yàn)椋荷κ怯脕?lái)克服重力的，因此升力越大，能提起離開地面的質(zhì)量越大。為了保持速度不變，阻力必須由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力來(lái)平衡。因此阻力越小，發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的功率也就越小。所以，升阻比最大時(shí)，飛機(jī)的氣動(dòng)效率將是最高的。此時(shí)的飛行迎角稱為有利迎角。從零升迎角到有利迎角，升力增加較快，阻力增加緩慢，升阻比增大；從有利迎角到臨界迎角，升力增加緩慢，阻力增加較快，升阻比較小。超過(guò)臨界迎角，壓差阻力急劇增大，升阻比急劇減?。ㄊ伲?。3飛機(jī)的升力和阻力3-5關(guān)于升阻比對(duì)一般的飛機(jī)而言，低速和亞音速飛機(jī)的升阻比可達(dá)17～18，跨音速飛機(jī)可達(dá)10～12，馬赫數(shù)為2的超聲速飛機(jī)約為4～8?？梢?，速度越大，升阻比越小。當(dāng)飛機(jī)以一定的構(gòu)型和速度（或馬赫數(shù)）在一定的高度上飛行時(shí)，把不同迎角α所對(duì)應(yīng)的的升力系數(shù)CL、阻力系數(shù)CD繪制在同一坐標(biāo)系上，所得到的的曲線稱為飛機(jī)的極曲線。過(guò)原點(diǎn)作極曲線的切線，就得飛機(jī)（或機(jī)翼）的最大升阻比，顯然這是飛機(jī)最有利的飛行狀態(tài)。4-1飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)

4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱飛機(jī)在空中的運(yùn)動(dòng)，無(wú)論多么錯(cuò)綜復(fù)雜，總可以分解為：飛機(jī)各部分隨飛機(jī)重心一起的移動(dòng)（軌跡運(yùn)動(dòng)）和飛機(jī)各部分繞飛機(jī)重心一起的轉(zhuǎn)動(dòng)（姿態(tài)運(yùn)動(dòng)）。所謂重心就是飛機(jī)重力的著力點(diǎn)，而重力則是飛機(jī)各部件、燃料、乘員、貨物等所有重力的合力。4-1飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)

4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱軌跡運(yùn)動(dòng)：飛機(jī)各部件隨飛機(jī)重心一起的移動(dòng)。軌跡運(yùn)動(dòng)用大地坐標(biāo)系來(lái)描述，此時(shí)，飛機(jī)相對(duì)大地坐標(biāo)系的關(guān)系可用H、L、Z

或ρ、α、H（極坐標(biāo)）三個(gè)參數(shù)來(lái)表示。軌跡運(yùn)動(dòng)的最終結(jié)果是一條航線所形成的軌跡，而航線則是根據(jù)飛機(jī)（無(wú)人機(jī)）的作業(yè)任務(wù)在事先規(guī)劃好了的，表現(xiàn)在導(dǎo)航地圖上就是從此處到彼處的一個(gè)點(diǎn)的軌跡，所以，軌跡運(yùn)動(dòng)與無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)有關(guān)。

姿態(tài)運(yùn)動(dòng)：飛機(jī)各部件繞飛機(jī)重心的轉(zhuǎn)動(dòng)。姿態(tài)運(yùn)動(dòng)是用機(jī)體坐標(biāo)系來(lái)描述的，坐標(biāo)系的原點(diǎn)是飛機(jī)的重心，三個(gè)坐標(biāo)軸分別是飛機(jī)的縱軸（X軸）、橫軸（Z軸）、立軸（Y軸），所以姿態(tài)運(yùn)動(dòng)也可以說(shuō)成是三軸運(yùn)動(dòng)，或者看成是繞三個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的合成。4-1飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)

4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱俯仰運(yùn)動(dòng)：繞橫軸的運(yùn)動(dòng)，也稱為縱向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的程度用俯仰角θ來(lái)描述，通過(guò)操縱水平尾翼的升降舵來(lái)實(shí)現(xiàn)。俯仰角：機(jī)體坐標(biāo)系

X軸與水平面的夾角。飛機(jī)抬頭為正，低頭為負(fù)。偏航運(yùn)動(dòng)：繞立軸的運(yùn)動(dòng)，也稱為航向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的程度用偏航角ψ來(lái)描述，通過(guò)操縱方向舵來(lái)實(shí)現(xiàn)。偏航角：機(jī)體軸OX在地面上的投影與地軸間的夾角，以機(jī)頭右偏航為正，反之為負(fù)。滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：繞縱軸的運(yùn)動(dòng)，也稱傾斜運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的程度用滾轉(zhuǎn)角Φ來(lái)描述，通過(guò)操縱副翼來(lái)實(shí)現(xiàn)。傾斜角：指機(jī)體軸OZ軸與包含機(jī)體軸OX的鉛垂面間的夾角，飛機(jī)向右傾斜時(shí)為正，反之為負(fù)。4-1飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)

4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱可見，飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)實(shí)際是姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和軌跡運(yùn)動(dòng)的合成，而且是由姿態(tài)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變軌跡運(yùn)動(dòng)以滿足航線飛行的要求。因此，飛機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)主要由H、L、Z、θ、ψ

和Φ

六個(gè)參數(shù)來(lái)描述，這也就是我們通常所說(shuō)的飛機(jī)空間運(yùn)動(dòng)的六個(gè)自由度的概念。飛機(jī)（有人機(jī)或無(wú)人機(jī)）駕駛員只有隨時(shí)知道這六個(gè)參數(shù)，才能穩(wěn)定正確地操縱飛機(jī)。而飛機(jī)的平衡、穩(wěn)定與操縱主要是飛機(jī)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，所以只涉及俯仰、方向和橫側(cè)三種運(yùn)動(dòng)。飛機(jī)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)正是通過(guò)駕駛員操縱升降舵、方向舵和副翼來(lái)改變這三個(gè)角度得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)無(wú)人機(jī)而言，姿態(tài)運(yùn)動(dòng)則通過(guò)機(jī)載飛控機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（舵機(jī)）來(lái)實(shí)現(xiàn)！這是無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的主要功能。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定速度與加速度：速度表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢，而加速度則表示速度的變化快慢！確切地說(shuō)，加速度是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值Δv/Δt，加速度通常用

a表示，單位是m/s2。加速度是矢量，方向與物體所受合外力的方向相同。牛Ⅰ定律：物體在不受外力作用時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，加速度為零。牛Ⅱ定律：物體的加速度與其所受的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。即：F=Ma?？梢?，決定加速度的因素是物體所受合力和物體的質(zhì)量！牛Ⅲ定律：作用在兩個(gè)物體上的一對(duì)作用力方向相反、大小相等，且作用在同一直線上，也稱作用力和反作用力定律?？偨Y(jié)：物體受力→產(chǎn)生加速度→引起速度變化→改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的唯一因素！正因?yàn)槿绱耍袛囡w機(jī)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須要考慮飛機(jī)的受力情況。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定平衡實(shí)際上是物體的一種狀態(tài)，物體相對(duì)與地面保持靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)叫物體的平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱物體的平衡。保持平衡的條件：①共點(diǎn)力平衡：作用在物體上的合外力為零，此時(shí)加速度也為零；②轉(zhuǎn)動(dòng)平衡：作用在物體上所有外力的合力矩為零，此時(shí)角加速度也為零。所以物體的平衡狀態(tài)通常是從“作用力的平衡”和“力矩的平衡”兩個(gè)方面來(lái)加以考慮。我們?cè)谖锢韺W(xué)中描述物體的運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，通常就是在物體平衡時(shí)，從這兩個(gè)方面來(lái)列方程解題的。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定穩(wěn)定是由平衡的概念引申而來(lái)，讓我們先從小球的穩(wěn)定說(shuō)起（剛開始都是平衡的）……當(dāng)圓球受到輕微的外力擾動(dòng)而偏離原來(lái)的平衡狀態(tài)，在擾動(dòng)取消后，圓球能夠自動(dòng)恢復(fù)到原平衡位置，這種情況叫穩(wěn)定。在擾動(dòng)取消后，圓球?qū)⒀鼗⌒纹碌罎L下，離原平衡位置越來(lái)越遠(yuǎn)，不能恢復(fù)到原狀態(tài)，這就叫不穩(wěn)定。在擾動(dòng)取消后，就停在擾動(dòng)消失位置，既不繼續(xù)偏離原平衡位置，也不會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)到原位置，這種情況稱為隨遇穩(wěn)定或中立穩(wěn)定。由平衡進(jìn)入穩(wěn)定是有條件的！懸擺之所以具有穩(wěn)定性，其原因有二：一是擺錘重力W的分力W2對(duì)擺軸構(gòu)成一個(gè)力矩，使擺錘具有自動(dòng)恢復(fù)原平衡位置的趨勢(shì)，此為穩(wěn)定力矩；二是上作用于擺錘的空氣阻力對(duì)擺軸也構(gòu)成一個(gè)力矩，阻止擺錘擺動(dòng)，此為阻尼力矩。阻尼力矩方向與擺錘擺動(dòng)方向始終相反，所以擺錘擺幅越來(lái)越小，最后完全消失，回到原來(lái)的位置上。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定飛機(jī)在空中作勻速直線飛行時(shí)，升力Y等于重力G，拉力P等于阻力Q，各個(gè)力互相抵消。同時(shí)力矩A等于力矩B，各個(gè)力矩也互相抵消，那么這架飛機(jī)也就處于平衡狀態(tài)。可見，平衡不僅僅只是靜止（靜平衡）狀態(tài)，也可以是運(yùn)動(dòng)（動(dòng)平衡）狀態(tài)。所以，當(dāng)外力和外力矩均為零時(shí)，飛機(jī)肯定處于平衡狀態(tài)。由于平衡是姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的一種狀態(tài)，所以飛機(jī)的平衡包括：相對(duì)橫軸(OZ軸)的俯仰平衡、相對(duì)立軸(OY軸)的方向平衡、相對(duì)縱軸(OX軸)的橫側(cè)平衡。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定飛機(jī)的俯仰平衡是指作用于飛機(jī)的各俯仰力矩之和為零，各外力合力為零，而迎角不變。此時(shí)，飛機(jī)處于勻速爬升狀態(tài)。俯仰力矩主要有:①機(jī)翼產(chǎn)生的俯仰力矩②水平尾翼產(chǎn)生的俯仰力矩③拉力（或推力）產(chǎn)生的俯仰力矩當(dāng)這些力矩的合力矩為零時(shí)，飛機(jī)就保持目前的爬升狀態(tài)，我們說(shuō)飛機(jī)是俯仰平衡的。方向平衡和橫側(cè)平衡可由學(xué)生課堂討論并給出正確描述！4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定飛機(jī)在空中作勻速直線飛行時(shí)，飛機(jī)是平衡的。倘若飛機(jī)受到一個(gè)小的外力干擾（例如突然吹來(lái)一陣風(fēng)），破壞了它的平衡。在外力取消后，駕駛員不加操縱，飛機(jī)靠自身某個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生的力矩，就能恢復(fù)到原來(lái)的飛行狀態(tài)，這架飛機(jī)就是穩(wěn)定的；否則就是不穩(wěn)定的。如果始終保持一定的偏離，或者轉(zhuǎn)入另一種平衡狀態(tài)，那么，這架飛機(jī)就是中立穩(wěn)定。說(shuō)明1：和單擺一樣，飛機(jī)的穩(wěn)定也需要穩(wěn)定力矩和阻尼力矩，且自行出現(xiàn)而非人為施加（舵面鎖死），所以，飛機(jī)的穩(wěn)定性是飛機(jī)本身應(yīng)具有的一種特性，或者說(shuō)在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到了。說(shuō)明2：穩(wěn)定同樣是飛機(jī)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)，所以有俯仰穩(wěn)定、方向穩(wěn)定、橫側(cè)穩(wěn)定三種描述。固定翼！固定翼！固定翼！4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定俯仰穩(wěn)定（縱向穩(wěn)定）：繞橫軸的穩(wěn)定情況。外力干擾，迎角變大或變小，飛機(jī)抬頭或低頭。能靠飛機(jī)本身的機(jī)構(gòu)（副翼）產(chǎn)生一個(gè)力矩，使它恢復(fù)到原來(lái)平衡飛行狀態(tài)，我們就說(shuō)這架飛機(jī)是縱向穩(wěn)定的，否則就是縱向不穩(wěn)定的。如果它既不恢復(fù)，也不遠(yuǎn)離，總是上下?lián)u擺，就叫做縱向中立穩(wěn)定。俯仰穩(wěn)定中的俯仰力矩來(lái)自于飛機(jī)的水平尾翼。倘若一陣風(fēng)從下吹向機(jī)頭，迎角增大，飛機(jī)抬頭。由于慣性的作用，飛機(jī)仍要沿原來(lái)的方向向前沖一段距離。這時(shí)水平尾翼的迎角也跟著增大。在相對(duì)氣流的作用下，產(chǎn)生了一個(gè)向上的附加力

f，這個(gè)力相對(duì)于飛機(jī)重心O，產(chǎn)生了一個(gè)低頭力矩M1，使飛機(jī)低頭。經(jīng)過(guò)短時(shí)間的上下?lián)u擺，飛機(jī)就可恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定注意：無(wú)論是抬頭還是低頭力矩，都是對(duì)飛機(jī)重心而言的，所以影響俯仰穩(wěn)定的重要因素有：迎角、飛機(jī)的水平尾翼、飛機(jī)的重心位置。而迎角在俯仰穩(wěn)定中又是通過(guò)焦點(diǎn)的概念來(lái)予以描述。所謂焦點(diǎn)，就是飛機(jī)迎角改變時(shí)附加升力的著力點(diǎn)，可直接看成是升力的著力點(diǎn)。只有其位置在飛機(jī)的重心之后飛機(jī)才具有俯仰穩(wěn)定性，焦點(diǎn)距離重心越遠(yuǎn)，俯仰穩(wěn)定性越強(qiáng)。重心和焦點(diǎn)之間的距離被定義為飛機(jī)的靜穩(wěn)定裕度（又稱靜穩(wěn)定度）。裕度越大，穩(wěn)定性就越強(qiáng)，但操縱性可能會(huì)減弱！這就提示我們：搭載任務(wù)載荷時(shí)，無(wú)人機(jī)可以通過(guò)在限制范圍內(nèi)增加或減少頭部或尾部的配重調(diào)整飛行平臺(tái)固有的穩(wěn)定性。配重的任何變化都將需要新的升降舵配平以維持水平飛行。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定方向穩(wěn)定和橫側(cè)穩(wěn)定可參照俯仰穩(wěn)定自行理解，但需強(qiáng)調(diào)：①方向穩(wěn)定力矩由側(cè)滑中垂尾產(chǎn)生，橫側(cè)穩(wěn)定力矩主要由側(cè)滑中機(jī)翼的上反角和后掠角產(chǎn)生。②飛機(jī)的側(cè)滑飛行是一種既向前又向側(cè)方的運(yùn)動(dòng)，側(cè)滑時(shí)，相對(duì)氣流從飛機(jī)側(cè)方吹來(lái)，相對(duì)氣流方向和飛機(jī)對(duì)稱面之間就有一個(gè)側(cè)滑角β。相對(duì)氣流從左前方吹來(lái)叫左側(cè)滑，相對(duì)氣流從右前方吹來(lái)叫右側(cè)滑。③飛機(jī)的方向穩(wěn)定性與橫側(cè)穩(wěn)定性是相互耦合的。飛機(jī)的橫側(cè)穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)而方向穩(wěn)定性過(guò)弱易產(chǎn)生明顯的飄擺現(xiàn)象，稱為荷蘭滾。飛機(jī)的橫側(cè)穩(wěn)定性過(guò)弱而方向穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)，在受擾產(chǎn)生傾斜和側(cè)滑后，易產(chǎn)生緩慢的螺旋下降。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定三種飛行平臺(tái)的穩(wěn)定性比較首先，固定翼是自穩(wěn)定系統(tǒng)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作之后，不需要怎么控制，就能自己抵抗氣流的干擾保持穩(wěn)定。此外對(duì)于飛行器姿態(tài)控制來(lái)說(shuō)，固定翼是完整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，意思是它在任何情況下可以通過(guò)操縱舵面調(diào)整到任何姿態(tài)，并且保持住這個(gè)姿態(tài)(失速除外！)。所以說(shuō)，固定翼無(wú)人機(jī)的自穩(wěn)定性和完整驅(qū)動(dòng)性是其自身固有的特性，在飛行器的設(shè)計(jì)和制造等環(huán)節(jié)就已經(jīng)考慮到了！4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定三種飛行平臺(tái)的穩(wěn)定性比較其次，直升機(jī)是不穩(wěn)定系統(tǒng)，如果不施加控制，一陣風(fēng)就吹翻了。但直升機(jī)卻是完整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以自由調(diào)整姿態(tài)。這是因?yàn)橹鄙龣C(jī)槳面不但可以產(chǎn)生相對(duì)機(jī)身向上的推力，也可以產(chǎn)生相對(duì)機(jī)身向下的推力。而且直升機(jī)沒(méi)有失速問(wèn)題，什么時(shí)候都能調(diào)整姿態(tài)。所以直升機(jī)雖然不穩(wěn)定、很難控制好，但是姿態(tài)翻了的時(shí)候完全可以控制回到正常的姿態(tài)。直升機(jī)的完整驅(qū)動(dòng)性來(lái)源于其操縱系統(tǒng)中的自動(dòng)傾斜器，它是操縱系統(tǒng)中最復(fù)雜的部件，作用改變旋翼槳葉總距和周期變距來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)的操縱。4飛機(jī)的穩(wěn)定與操縱4-2飛機(jī)的平衡與穩(wěn)定

牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)于平衡關(guān)于穩(wěn)定飛機(jī)的平衡飛機(jī)的穩(wěn)定三種飛行平臺(tái)的穩(wěn)定性比較最后，多旋翼是不穩(wěn)定系統(tǒng)，也不是完整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（或者叫欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）。它的槳只能產(chǎn)生相對(duì)機(jī)身向上的升力。所以它不穩(wěn)定、很難控制好，飛行器翻過(guò)來(lái)之后基本沒(méi)辦法控制回來(lái)，“炸”機(jī)也就在所難免了。解決多旋翼操縱難題的最好方法，是利用自動(dòng)控制器（飛控）來(lái)控制飛行器的姿態(tài)，而控制姿態(tài)的前提則是需要通過(guò)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)獲取姿態(tài)及位置信息?？上У氖?，在20世紀(jì)90年代之前，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)因體積重量過(guò)大而無(wú)法在多旋翼中使用。之后，隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS,Micro-Ele