民航概论-飞行基本原理.ppt
第二节 飞行基本原理,第二章 民用航空器,飞机升力的产生飞机的飞行控制,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,任何物体只要和空气之间产生相对运动，空气就会对它产生作用力，这个力就是空气动力。,1、伯努力定理,Daniel Bernoulli,1700-1782.,连续性截面小，流速大，静压小截面大，流速小，静压大,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,1、伯努力定理,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,1、伯努力定理,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,山谷里的风通常比平原大,高楼大厦之间的对流通常比空旷地带大,2、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用,河水在河道窄的地方流得快，河道宽的地方流得慢,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力相对运动-实际上是物体在空气中运动，但为了研究方便，我们假设物体不动，空气以相同的速度从相反方向流过来。这两种运动中物体所受空气给它的作用力是一样的。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,流线-是流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该点的切线重合。,烟风洞翼型绕流实验,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,翼弦-翼型的最前一点叫作前缘点，翼型的最后一点叫作后缘点，前缘点和后缘点的连线叫翼弦。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,翼型-就是把机翼沿平行机身纵轴方向切下的剖面,机翼的翼型是流线型的,上表面弯曲大,下表面弯曲小或者是平面。迎角(攻角)-是翼弦和相对气流方向的夹角.翼弦向上形成正迎角,向下为负迎角。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。当机翼表面压强高于大气压，称为压力。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,失速-中小迎角时，随着迎角的增加，升力系数也增加，当迎角增大到某一个值，升力系数达到最大，之后迎角再增加，升力系数减小，这时就是失速了。,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用机翼上的升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,飞行方向,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,作用在飞机上的空气动力，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。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,飞机阻力按物理成因可分为：摩擦阻力 压差阻力 干扰阻力 诱导阻力 激波阻力其中激波阻力只有高速飞行才会遇到,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力摩擦阻力-由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时，在飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,压差阻力-空气绕流飞机时前后形成的压力差的阻力，它也是由于粘性造成的。如果没有粘性，压力分布不会造成这种阻力。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,干扰阻力-由飞机不同部分结合引起的气流干扰而产生的。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,减小它的方法是：在结合部位加整流罩或做成融合式的。,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,诱导阻力-由于产生升力，翼面上方压力小而下方压力大，空气在翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流，从而产生诱导阻力。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用飞机上作用的力,翼尖小翼（winglet）,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：,摩擦阻力(Skin Friction Drag)压差阻力(Form Drag)干扰阻力(Interference Drag)诱导阻力(Induced Drag),废阻力(Parasite Drag),粘性,升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,音速是微弱扰动传播的速度，音速表征了空气的传播和压缩特性。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,马赫数-飞行速度与音速的比值称为马赫数.用M表示.,M小于0.4的飞机一般称为低速飞机M在0.40.9的飞机称为亚音速飞机，其中0.750.9之间,称为高亚音速飞机M在0.91.2的范围时称为跨音速区域,没有飞机专门在这个区域飞行M在1.3以上飞行的飞机称为超音速飞机,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题激波-当物体的运动速度等于或大于音速时，物体前方形成一层剧烈压缩的空气气层，这里空气密度急剧增加，阻力迅速增大，这种现象叫做激波。急剧增大的阻力称为激波阻力，也叫音障。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题临界马赫数-飞机产生局部激波时的飞行马赫数，即飞机表面速度最大点的M=1时的飞行马赫数。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,怎么样能让飞机飞得尽可能快但又可以避开激波阻力？,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,翼尖先失速？,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,后掠翼飞机改善翼尖先失速的措施,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,翼刀,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,阻力相关资料,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题1969年美国国家航空航天局（NASA）兰利研究中心的理查德.惠特科姆运用理论方法设计出超临界翼型，特点是前缘钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹，且后缘较薄并向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数0.06-0.1。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,2、伯努力定理的应用高速飞行的问题,波音757采用了超临界翼型,第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生,第二节 飞行基本原理,第二章 民用航空器,飞机升力的产生飞机的飞行控制,1、飞机的平衡,机体坐标轴纵轴、横轴、立轴,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,1、飞机的平衡俯仰平衡,绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰,获得俯仰平衡的条件,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,1、飞机的平衡方向平衡,获得方向平衡的条件,绕立轴（OY轴）的转动称为偏航,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,1、飞机的平衡横侧平衡,绕纵轴（OX轴）的转动称为滚转,获得横侧平衡的条件,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,1、飞机的平衡,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,上升下降受力分析,1、飞机的平衡,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,2、飞机的稳定性,稳定性-飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后，不需要驾驶员干预，能够自动恢复到原来的平衡状态，飞机就是具有稳定性的。,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,2、飞机的稳定性纵向稳定性（绕横轴的稳定性）,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,2、飞机的稳定性纵向稳定性（绕横轴的稳定性）,气动中心在焦点之后水平尾翼,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,瞬间受扰机头上抬,俯仰稳定力矩,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,2、飞机的稳定性方向稳定性（绕立轴的稳定性）方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的,垂直尾翼,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,影响飞机方向稳定性的因素,垂直尾翼的位置（越靠后越强）垂直尾翼的面积（越大越强）,2、飞机的稳定性横向稳定性（绕纵轴的稳定性）,上反角后掠角垂直尾翼,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,2、飞机的稳定性横向稳定性（绕纵轴的稳定性）,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,3、飞机的操纵性,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,3、飞机的操纵性俯仰操纵性,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,3、飞机的操纵性俯仰操纵性,升降舵上偏,附加向下升力,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,3、飞机的操纵性方向操纵性,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,3、飞机的操纵性横侧操纵性,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制,飞行员通过侧杆操纵俯仰和横滚。,脚蹬控制方向舵,
