航空航天技术概论-第二章-飞行环境及飞行原理

实验一、飞行原理实验(一) 实验目的1．熟悉风洞的功用和典型构造；2．通过烟风洞实验观察模型的气流流动情况；3．通过低速风洞的吹风实验了解升力与迎角、相对速度之间的关系;4．通过对不同的飞机模型进行吹风实验掌握飞机的稳定性和操纵性。

（二）实验内容1．观察翼型模型或飞机模型在烟风洞中的气流流动情况;2．观察飞机模型的迎角大小和相对速度对升力的影响规律；3．观察飞机模型在受到扰动失衡之后如何自动恢复到平衡状态；4．观察飞机模型通过操纵设备来改变飞机的哪些飞行状态。

（三）实验设备实验设备主要包括：直流式低速风洞、烟风洞、以及各种不同类型的飞机吹风模型教具。

如图1-1所示是烟风洞构造示意图。

烟风洞也是一种低速风洞，主要用于形象地显示出环绕实验模型的气流流动的情况，使观察者可以清晰地看出模型的流线谱，或拍摄出流线谱的照片.1—发烟器；2—管道；3-梳状管；4-实验段;5—沉淀槽；6—烟量开关；7—烟速调整纽；8-模型迎角调整纽；9—发烟器及照明开关图1-1 烟风洞构造示意图烟风洞一般由风洞本体、发烟器、风扇电动机和照明设备等组成。

风洞的剖面呈矩形，为闭口直流式。

烟从发烟器1产生,沿管道2流向梳状管3(很多并列的细管)，烟雾通过梳状管形成一条条细的流线，流线流过实验段4时，就可以观察气流流过模型时的流动情况。

烟雾流过实验段后流人沉淀槽5，最后流到风洞的外面。

发烟器底部装有电加热器，把注入的矿油点燃而发烟。

为了看得更清楚或方便摄影，风洞实验段后壁常漆成黑色,并用管状的电灯来照明。

如图1-2所示是一种简单的直流式风洞的构造示意图。

风洞的人造风是由风扇旋转式产生的,风扇由电动机带动，调整电动机的转速,可以改变风洞中气流的流速。

1—电动机；2-风扇；3—防护网；4—支架；5—模型；6—铜丝网；7-整流格；8-天平；9—空速管；10—空速表；11—收敛段;12-实验段；13—扩散段图1—2 直流式低速风洞直流式低速风洞的工作过程如下：电动机1驱动风扇2转动产生人造风，人造风首先通过收敛段11，使气流收缩，速度增大.气流通过整流格，使涡流减小,并在实验段的进口处达到希望的流速，然后再以平稳的速度通过实验段12.飞机或机翼模型就放在实验段的支架4上进行实验.气流从实验段流过扩散段13，使流速降低，能量的损失减小.最后气流通过防护网3流出风洞之外。

《航空航天概论》课程教学大纲课程编号：B2F050110课程中文名称：航空航天概论课程英文名称：Introduction to Aeronautics and Astronautics开课学期：秋/春季学分/学时：2.0/24+10°先修课程：建议后续课程：适用专业/开课对象：所有专业/全校1年级本科生团队负责人：杨超贾玉红责任教授：执笔人：贾玉红核准院长：一、课程的性质、目的和任务《航空航天概论》是各专业一年级学生的必修课程，主要向学生介绍航空航天技术所涉及学科的基本知识、基本原理及其发展概况。

本课以飞行器（航空器和航天器）为中心，分别介绍了飞行原理、动力系统、机载设备、构造以及地面设备等方面的初步知识、原理和技术，并尽量反映上述学科的最新成就和发展动态。

通过该课程的学习，学生应对航空航天技术所涉及学科的基本知识、基本原理有一个全面和系统的了解，培养学生爱航空航天、学航空航天、投身于航空航天的兴趣和爱好，进一步培养学生的航空航天工程意识，提升国际视野，并为后继课程的学习打下基础。

本课程重点支持以下毕业要求指标点：1.1掌握飞行器设计的基本理论、基本知识1.2飞行器设计的基本能力1.3熟悉航空航天飞行器设计的方针、政策和法规1.4熟悉航空航天的理论前沿、应用前景和发展动态,具备创新意识1.5良好的思想品德、社会公德和职业道德的能力二、课程内容、基本要求及学时分配第一章航空航天发展概况（6学时）1. 航空航天的基本概念（掌握）2. 飞行器的分类、组成与功用（掌握）3. 航空航天发展概况（掌握）4. 我国的航空航天工业（掌握）5. 航空航天技术现状及未来发展趋势（了解）重点支持毕业要求指标点1.3，1.4，1.5第二章飞行环境和飞行原理（8学时）1. 飞行环境（了解）2. 流动气体的基本规律（掌握）3. 飞机上的空气动力作用及原理（掌握）4. 高速飞行的特点（掌握）5. 飞机的飞行性能，操纵性和稳定性（掌握）6. 直升机的飞行原理（掌握）7. 航天器的飞行原理（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第三章飞行器动力系统（3学时）1. 发动机的分类及特点（了解）2. 活塞式航空发动机（掌握）3. 空气喷气发动机（掌握）4. 火箭发动机（掌握）5. 组合发动机（了解）6. 非常规推进系统（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第四章飞行器机载设备（3学时）1. 传感器、飞行器仪表与显示系统（掌握）2. 飞行器导航系统（掌握）3. 飞行器自动控制系统（掌握）4. 其他机载设备（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第五章飞行器的构造（4学时）1. 对飞行器结构的一般要求和常用的结构材料（了解）2. 航空器的构造（掌握）3. 航天器的构造（掌握）4. 火箭和导弹的构造（了解）5. 地面设施和保障系统（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2三、教学方法本课程采用理论教学和现场教学相结合的方法，理论教学主要讲授基本原理和基础知识，大比例现场教学让学生对所学内容有更直观的认识，加深对理论知识的学习和理解。

航空航天概论复习重点知识点整理第一章绪论1.叙述航空航天的空间范围航空航天是人类利用载人或不载人的飞行器在地球大气层中和大气层外的外层空间(太空)的航行行为的总称。

其中,大气层中的活动称为航空,大气层外的活动称为航天。

大气层的外缘距离地面的高度目前尚未完全确定,一般认为距地面90~100km是航空和航天范围的分界区域。

2.简述现代战斗机的分代和技术特点超音速战斗机分代一(50年代初) 二(60年代) 技术特点代表机型低超音速(1.3~1.5)飞行;最大升限达170米格-29;F-100 00m 速度普遍超过2;最大高度2万米并出现双米格-21、米格-23;F-104、F-105、F-三飞机 4;幻影-3、幻影F-1(法);英国P-追求高空高速 1闪电;瑞典SAAB-37雷、SAAB-35龙;J-7、J-8 保留高空高速,强调机动性能、低速性能;米格-29、苏-27;F-14、F-15、F-普遍装配涡扇发动机;大量采用新技术 16、F-18;狂风，幻影2000 超音速巡航、过失速机动能力、隐身能力F-、良好的维护性、短距起落能力 22(超视距作战、近距离格斗、隐身、相控阵雷达、中距空空导弹)、F-35;M1.44、S-37 三(70年代中期、80年代早期) 四(现在) 3.简述直升机的发展史、特点及其旋翼的工作原理发展史特点:a.可垂直起降、对起降场地木有太多特殊要求,b.可在空中悬停,c.能沿任意方向飞行但速度比较低、航程相对较短; 工作原理:直升机以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源,动能守恒要求,旋翼升力的获得靠向下加速空气,因此对直升机而言由旋翼带动空气向下运动,每一片旋翼叶片都产生升力,这些升力的合力就是直升机的升力。

4.试述航空飞行器的主要类别及其基本飞行原理A.轻于空气(浮空器):气球;飞艇。

原理:靠空气静浮力升空。

气球没有动力装置,升空后只能随风飘动或被系留在某一固定位置;飞艇装有发动机、螺旋桨、安定面和操纵面,可控制飞行方向和路线。

《航空航天概论》复习资料绪论1．航空：在地球周围稠密大气层内的航行活动。

航天：在大气层以外的近地空间，行星际空间，行星际附近以及恒星及空间的航行活动。

联系：地面发射的航天器或当航天器返回地面时，都要穿过大气层特别是水平起降的航天飞机，其起飞和降落过程均与飞机极为相似，就与航空航天的特点，因此航空与航天不仅是紧密联系的而且有时是难以区分的。

2．飞行器的概念：在地球大气层内或大气层外的空间飞行的器械统称。

分类：航空器、航天器、火箭、导弹。

3．航空器：在大气层内飞行的飞行器。

分为轻于空气的航天器（气球、飞艇）和重于空气的航天器（飞机滑翔机、直升机、旋翼机）。

航天器：在大气层外飞行的飞行器。

分为无人航天器（人造地球卫星、空间探测器）和载人航天器（载人飞船、航天站、航天飞机）。

导弹：依靠制导系统控制器飞行轨迹的飞行武器（弹道式导弹、巡航导弹、可高机动飞行的导弹、地空导弹、空空导弹）。

火箭：靠火箭发动机（化学、核、电）提供推动力的飞行器。

（无控火箭弹、探空火箭、远载火箭）。

4．⑴轻于空气的航天器：10世纪初中国“孔明灯”。

18世纪末法国蒙哥尔费兄弟热气球。

1783年10月15日Ｅ．Ｐ．罗奇埃和达尔郎特，热气球1000m高度12min飞行12km。

⑵重于空气的航天器：1903年12月17日莱特兄弟，“飞行者”1号飞行4次。

⑶火箭导弹：1942年纳粹德国V-2火箭，发射第一个以火箭发动机为动力的弹道导弹。

⑷航天：1957年10月4日，苏联发射第一个人造卫星。

1969年7月16日，美国航天员第一次登上月球。

５．大气层①对流层：高度上升气温下降，空气对流运动明显。

②平流层：高度上升气温开始不变→略升高→20km-30km以上急升，气流平稳，能见度好③中间层：高度上升气温下降，空气有相当剧烈的垂直方向运动。

④热层：高度上升气温上升，空气处于高度电离状态。

⑤散逸层：空气稀薄，空气分子不断向星际空间逃逸。

6.飞行环境：⑴自然环境--真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流行体。

第一章绪论1.叙述航空航天的空间范围航空航天是人类利用载人或不载人的飞行器在地球大气层中和大气层外的外层空间(太空)的航行行为的总称。

其中,大气层中的活动称为航空,大气层外的活动称为航天。

大气层的外缘距离地面的高度目前尚未完全确定,一般认为距地面90~100km是航空和航天范围的分界区域。

2.简述现代战斗机的分代和技术特点发展史特点:a.可垂直起降、对起降场地木有太多特殊要求,b.可在空中悬停,c.能沿任意方向飞行但速度比较低、航程相对较短;工作原理:直升机以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源,动能守恒要求,旋翼升力的获得靠向下加速空气,因此对直升机而言由旋翼带动空气向下运动,每一片旋翼叶片都产生升力,这些升力的合力就是直升机的升力。

4.试述航空飞行器的主要类别及其基本飞行原理A.轻于空气(浮空器):气球;飞艇。

原理:靠空气静浮力升空。

气球没有动力装置,升空后只能随风飘动或被系留在某一固定位置;飞艇装有发动机、螺旋桨、安定面和操纵面,可控制飞行方向和路线。

B.重于空气:固定翼航空器(飞机+滑翔机);旋翼航空器(直升机+旋翼机);扑翼航空器(扑翼机)。

原理:靠空气动力克服自身重力升空。

飞机由固定的机翼产生升力,装有提供拉力或推力的动力装置、固定机翼、控制飞行姿态的操纵面,滑翔机最大区别在于升空后不用动力而是靠自身重力在飞行方向的分力向前滑翔(装有的小型发动机是为了在滑翔前获得初始高度);旋翼机由旋转的机翼产生升力,其旋翼木有动力驱动,由动力装置提供的拉力作用下前进时,迎面气流吹动旋翼像风车似地旋转来产生升力;直升机的旋翼是由发动机驱动的,垂直和水平运动所需要的拉力都由旋翼产生;扑翼机(振翼机)像鸟类翅膀那样扑动的翼面产生升力和拉力。

5.简述火箭、导弹与航天器的发展史6.航天器的主要类别A.无人航天器:a.人造卫星(科学卫星、应用卫星、技术试验卫星),b.空间平台,c.空间探测器(月球探测器、行星探测器);B.载人航天器:a.载人飞船(卫星式、登月式),b.空间站,c.轨道间飞行器(轨道机动器、轨道转移器),d.航天飞机。

“航空航天器技术概论”课程教学大纲英文名称：Introduction to Aeronautics & Astronautics课程编号：MACH4262学时：40（理论学时：24学时实践学时：16学时）学分：2适用对象：机械工程及其自动化专业本科四年级学生先修课程：完成机械类专业主干课程学习使用教材及参考书：[1] 谢础，航空航天技术概论(第2版)，北京航空航天大学出版社，2008.8[2] 昂海松，童明波、余雄庆，航空航天概论，科学出版社，2008.7一、课程性质和目的性质：专业基础课目的：1.了解各类飞行器的飞行原理、飞行器分类、组成、工作原理、设计制造过程，建立投身航空航天领域所必需的基本概念与知识体系。

2.激发学生投身航空航天事业的热情。

二、课程内容简介航空航天技术是高度综合的现代科学技术，是一个国家科技先进水平的重要标志，对人类社会生活影响最大的科学技术领域之一。

学生通过课堂教学、企业参观、讲座、课程实验方式，对航空航天技术的发展历程、最新成果与未来的发展趋势有一个全面了解，初步建立航空航天工程的基础概念，了解各类飞行器、动力系统、机载设备和地面设备的组成、分类和工作原理，了解航空航天设计、制造过程与相关技术，形成初步的工程意识，为今后从事相关专业的工作和学习奠定一定的基础。

培养学生对航空航天的兴趣和国防意识。

三、教学基本要求1．了解航空器和航天器的分类，航天、航空技术发展历史、现状与未来方向。

2．掌握航空航天的基础概念，了解各类飞行器、动力系统、机载设备和地面设备的组成、工作原理。

3．了解飞机设计、制造总体流程。

四、教学内容及安排 (24学时)第一章：绪论1.1 航空航天的基本概念与范围1.2 航空飞行器发展简史1.3 航空飞行器的主要种类1.4 火箭、导弹与航天器发展简史1.5 航天飞行器的主要种类1.6 火箭与导弹的主要种类1.7 我国的航空航天工业1.8 航空航天技术现状及未来发展趋势教学安排及教学方式第二章：飞机环境与飞行原理2.1 飞行环境2.2 流动气体的基本规律2.3 飞机上的空气动力作用及原理2.4 风洞的功用和典型构造2.5 飞机的飞行性能、稳定性和操纵性2.6 航天器飞行原理作业题目：PPT，飞行器的发展趋势第三章：飞机的主要组成部分及其功能3.1 机翼3.2 机身、尾翼和起落架3.3 飞机的动力装置3.4 飞机飞行控制系统3.5 航空仪表3.6 航空电子系统3.7 其它系统作业题目：参观航空设计、制造企业的感受（3000字左右）。

航空航天概论飞行器飞行原理飞行器飞行原理是航空航天学科中最基础和核心的知识之一，对于掌握和理解飞行器的飞行原理非常重要。

飞行器的飞行原理涉及到多个学科领域，包括力学、流体力学、热力学等等。

下面将从气动力、动力学和航空航天发展历史三个方面来进行介绍。

首先，气动力是影响飞行器飞行的最主要因素之一、气动力学研究飞行器在空气中受到的各种力，如升力、阻力、侧向力和推力等。

其中最重要的是升力和阻力。

升力是指飞行器受到的垂直向上的力，使得飞行器能够克服重力，保持在空中飞行。

阻力是指飞行器受到的阻碍其运动的力，主要是空气的阻力。

飞行器在飞行过程中，必须通过引擎提供的推力来克服阻力，以维持速度和提供动力。

其次，动力学是飞行器飞行原理的另一个重要方面。

动力学研究飞行器在不同状态下的运动规律，包括姿态、滚转、俯仰和偏航等。

飞行器的姿态控制是保持和调整飞行器在飞行过程中的稳定姿态。

滚转是飞行器绕纵轴的旋转运动，俯仰是飞行器绕横轴的旋转运动，偏航是飞行器绕垂直轴的旋转运动。

动力学研究有助于优化飞行器的设计和控制，提高飞行器的稳定性和操纵性。

最后，航空航天发展历史是理解飞行器飞行原理的重要基础。

人类的航空航天梦想从古代开始，并在不同历史时期取得了重大突破。

著名的莱特兄弟是第一位成功实现人类驾驶飞机飞行的人，他们的飞行器采用了传统的固定翼设计，并利用了翼面产生的升力来实现飞行。

随后，航空航天技术得到了快速发展，并出现了各种类型的飞行器，如直升机、喷气式飞机和火箭等。

在航空航天发展历史上，人们逐渐深入探索飞行器飞行原理，通过不断的实验和研究，揭示了飞行器的飞行机理。

综上所述，飞行器飞行原理是航空航天学科中最核心的知识之一、它涉及到气动力学、动力学和航空航天发展历史等多个学科领域。

了解和掌握飞行器的飞行原理，对于优化设计和控制飞行器，提高飞行器的性能和安全性具有重要意义。

航空航天学中的飞行原理和航天技术在航空航天学领域中，飞行原理是实现人类在空中飞行的基础，而航天技术则使得人类能够突破地球的界限，进一步探索宇宙的奥秘。

本文将带领读者了解航空航天学中的飞行原理和航天技术。

1. 飞行原理在航空航天学中，飞行原理是指空气动力学和力学的原理在飞行器上的应用。

想要实现飞行，我们首先需要克服重力，这就要依靠升力。

升力由飞行器的机翼产生，当飞行器在空中前进时，机翼上下表面形成了不同的压力，从而产生了升力。

通过控制机翼的角度和速度，飞行器可以调整自身产生的升力，从而稳定地在空中飞行。

2. 动力系统为了实现飞行，飞行器需要一种动力系统。

在航空中，常见的动力系统是喷气发动机。

喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压的气体，然后将气体喷出，利用喷气的反作用力推动飞行器向前飞行。

而在航天中，为了克服地球引力，我们通常采用火箭发动机。

火箭发动机则是通过燃烧燃料产生大量的推力，以克服地球引力从而使航天器进入太空。

3. 材料与结构在航空航天学中，材料与结构的选择对于飞行器的性能至关重要。

为了让飞行器具备足够的强度和刚度，我们需要选择轻量化的材料，例如航空铝合金、复合材料等。

这些材料既要具备足够的强度来承受外界压力和载荷，又要能够减轻飞行器的整体重量，提高燃油的利用率。

4. 导航与控制系统飞行器的导航与控制系统是确保飞行安全的关键。

导航系统通过使用全球定位系统（GPS）等技术，能够准确地确定飞行器的位置和飞行方向，从而制定合理的飞行计划。

而控制系统则通过操控飞行器的舵面、喷气发动机等，实现对飞行器的操控。

飞行器的导航与控制系统需要高度精确和可靠性，以确保飞行器能够按照预定的航线和航速飞行。

5. 航天技术除了航空技术，航天技术是航空航天学中另一个重要的分支。

航天技术使得人类能够实现太空飞行和探索宇宙的梦想。

载人航天是航天技术中的一项重要成果，通过这项技术，人类能够进入太空并进行宇宙探索。

此外，航天技术还包括卫星技术、空间站技术、行星探测技术等，这些技术的发展为人类的通信、导航、气象预报等提供了重要的支持。

航论-第⼆章第2节飞机的飞⾏原理第⼆章民⽤航空器第⼆节飞机的飞⾏原理（⼀）课前复习1.轻于空⽓的航空器有哪些？2.按照⽤途不同，民⽤飞机可以分为？（⼆）新课教学⼀、⼤⽓层1.⼤⽓层的结构（1）对流程：位置：从海平⾯到对流层顶平均11千⽶，⾚道17千⽶左右，极地8千⽶左右特点：空⽓有⽔平流动和竖直流动，有⾬、云、雪、雹（2）平流层：位置：距海平⾯11千⽶以上，55千⽶以下特点：流动只有⽔平⽅向，⽆云、⾬、雪、冰雹（3）中间层（了解）（4）电离层（了解）（5）散逸层（了解）民⽤飞机的飞⾏范围：航空器⼀般在对流层和平流层下部飞⾏。

对⽆座舱增压的飞机和⼩型喷⽓式飞机⼀般在6000⽶以下的对流层飞⾏；对于⼤型和⾼速喷⽓式飞机装有增压装置，⼀般在7000⽶到13000⽶的对流层和平流层中飞⾏。

2.⼤⽓的物理性质物理性质包括：⼤⽓温度、⼤⽓密度、⼤⽓压⼒、⾳速。

（1）⼤⽓温度①定义：⼤⽓层内空⽓的温度，表⽰空⽓分⼦做热运动的剧烈程度。

②温度与⾼度的关系对流层：⾼度升⾼，温度线性下降，每升⾼1000⽶，温度下降 6.5℃。

平流层（同温层）：平流层底部，温度不随⾼度变化，约为-56℃。

（2）⼤⽓密度①定义：单位体积内⼤⽓的质量。

②⼤⽓密度与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓密度越⼩，空⽓越稀薄。

（3）⼤⽓压⼒①定义：指空⽓在单位⾯积上产⽣的压⼒。

②来源：A. 单位⾯积上⽅直到⼤⽓层顶部空⽓柱的重量。

B. 空⽓分⼦做⽆规则热运动产⽣的撞击⼒。

③⼤⽓压⼒与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓压⼒越⼩。

（4）⾳速①定义：声⾳在空⽓中的传播速度。

②⾳速与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓温度降低，⾳速降低。

（了解）3.标准⼤⽓压（1）国际标准⼤⽓压：⼤⽓被看做理想⽓体，以海平⾯⾼度为零，海平⾯上⼤⽓的温度为15℃，⼤⽓压为10×105pa ，密度为1.225kg/m 3，⾳速为340m/s 。

（2）作⽤：为了使飞⾏器的设计制造、性能⽐较有⼀个统⼀的标准。

航空航天概论复习————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：航空航天概论要点(正式稿）第一章航空航天发展概况1.1 航空航天基本概念航空:载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行运动。

航空按其使用方向有军用航空和民用航空之分。

军用航空泛指用于军事目的的一切航空活动，主要包括作战、侦察、运输、警戒、训练和联络救生等。

民用航空泛指利用各类航空器为国民经济服务的非军事性飞行活动。

民用航空分为商业航空和通用航空两大类。

航天是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动,又称空间飞行或者宇宙航行。

航天实际上又有军用和民用之分。

1.２飞行器的分类、构成与功用在地球大气层内、外飞行的器械称为飞行器。

在大气层内飞行的飞行器称为航空器。

航空器轻于空气的航空器气球飞艇重于空气的航空器固定翼航空器飞机滑翔机旋翼航空器直升机旋翼机扑翼机倾转旋翼机航天器是指在地球大气层以外的宇宙空间,基本按照天体力学的规律运动的各类飞行器。

航天器无人航天器人造地球卫星科学卫星应用卫星技术试验卫星空间探测器月球探测器行星和行星际探测器载人航天器载人飞船卫星式载人飞船登月载人飞船空间站航天飞机空天飞机1.3 航空航天发展概况1783年6月5日,法国的蒙哥尔费兄弟用麻布制成的热气球完成了成功的升空表演。

185２年,法国人H．吉法尔在气球上安装了一台功率约为22３7W的蒸汽机,用来带动一个三叶螺旋桨,使其成为第一个可以操纵的气球,这就是最早的飞艇。

１903年１2月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了试飞，当天共飞行了4次，其中最长的一次在接近１min的时间里飞行了26０m的距离。

这是人类历史上第一次持续而有控制的动力飞行。

1947年10月1４日,美国Ｘ-1研究机，首次突破了“声障”。

喷气式战斗机（我国习惯称歼击机）的更新换代代表了航空技术的发展历程。