飞机原理与构造第三讲低速空气动力学基础(2)
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飞机空气动力学原理飞机空气动力学原理是指飞机在飞行过程中受到空气力学的影响,从而产生升力和阻力的原理。
空气动力学是航空工程中的重要基础学科,它研究飞机在空气中运动时所受到的各种力和力的作用规律,是飞机设计、飞行控制和飞行性能计算的理论基础。
了解飞机空气动力学原理对于飞机设计、飞行控制和飞行性能的提高具有重要意义。
首先,飞机的升力是通过翼面和机身等部件与空气的相互作用产生的。
当飞机在空气中飞行时,翼面上方的气压比下方小,产生了升力。
这种空气动力学原理被称为卡门涡街原理,是飞机能够在空中飞行的基础。
同时,飞机的阻力也是由空气动力学原理产生的。
飞机在飞行过程中,受到空气的阻力,这种阻力是飞机飞行中需要克服的,也是影响飞机速度和燃油消耗的重要因素。
其次,飞机的机动性能与空气动力学原理密切相关。
在飞机设计中,需要考虑飞机在不同速度和高度下的机动性能,这就需要对飞机的空气动力学原理进行深入研究。
通过对飞机的升力、阻力和稳定性等参数的分析,可以优化飞机的设计,提高飞机的机动性能,使其更加适应不同的飞行环境。
此外,飞机的飞行控制也是基于空气动力学原理进行设计和实现的。
飞机在飞行过程中需要通过操纵飞行控制面来改变飞机的姿态和飞行状态,从而实现飞机的飞行控制。
这就需要深入理解飞机在空气中的运动规律,根据空气动力学原理设计飞机的飞行控制系统,保证飞机的飞行安全和稳定性。
总的来说,飞机空气动力学原理是飞机设计和飞行控制的重要理论基础,对于提高飞机的性能和安全具有重要意义。
通过深入研究和理解飞机在空气中的运动规律,可以不断优化飞机的设计和飞行控制系统,提高飞机的机动性能和飞行安全性。
因此,对于飞机设计师和飞行员来说,深入理解飞机空气动力学原理是至关重要的,也是他们不断提高自身技术水平和飞机性能的关键。
第一章飞机和大气的一般介绍1、机翼的剖面参数:翼弦:翼型前沿到后沿的连线。
厚度:上翼面到下翼面的距离;最大厚度;最大厚度位置:最大厚度到翼型前沿的距离与弦长的比值,用百分比表示;相对厚度:(厚弦比)翼型最大厚度与弦长的比值,用百分比表示。
中弧线:与翼型上下表面相切的一系列元的圆心的连线(中弧线到上下翼面的距离相等),对称翼面中弧线与翼弦重合。
弧高:中弧线与翼弦的垂直距离;相对弯度:最大弧高与翼弦的比值,用百分比表示。
2、机翼的平面形状参数:平直机翼有极好的低速特性,便于制造;椭圆形机翼的阻力最小,但是难以制造,成本高;梯形机翼结合律矩形机翼和椭圆机翼的优缺点,具有适中的升阻特性和较好的低速性能,制造成本也较低;后掠翼和三角翼有很好的高速性能,主要用于高亚音速飞机和超音速飞机,低速性能较差翼展:机翼翼尖之间的距离;展弦比:机翼翼展与平均弦长的比值(表示机翼平面形状长短和宽窄的程度);梢根比:机翼翼尖弦长玉机翼翼根弦长的比值(表示翼尖道翼根的收缩度);后掠角:机翼1/4弦线玉机身纵轴垂直线之间的夹角(表示机翼的平面形状向后倾斜的程度)第二节大气的一般介绍空气密度减小对飞行的影响:真空速不断增大、发动机效率降低空气压力降低的线性变化规律:高度上升8.25(27ft)米气压降低1hPa;高度上升1000ft 气压降低1inHg;高度上升11米气压降低1mmHg空气温度降低的线性变化规律:高度上升1000米温度下降6.5°高度上升1000ft温度降低2°湿度越大,空气的密度越小(水蒸气是干空气重量的62%);相对湿度,露点(反映空气中水汽含量的多少,假如空气中水汽含量多,温度降低很少—相对较高的温度就可以达到饱和,露点就高),气温露点差:就是实际气温与露点的差值,反映空气的潮湿程度中低空高度每升高1000米真空速比表速约大5%;气温升高5°速度增大1%第二章低速空气动力学第一节低速空气动力学基础1、飞机的相对气流:相对于飞机运动的空气流,方向与飞行速度方向相反。
低速空气动力学基础空气动力学是研究空气和其他气体的运动规律以及运动物体与空气相互作用的科学,它是航空航天最重要的科学技术基础之一。
第一章 空气动力学与航空航天飞行器发展1.1 空气动力学推动20世纪航空航天事业的发展1903年莱特兄弟研制成功世界上第一架带动力飞机,实现了人类向往已久的飞行梦想。
为了研制这架飞机,他们进行过多次滑翔试验,还为此建造了一座试验段为0.012m 的小型风洞。
正是这些努力,加上综合运用早期的空气动力学知识,最终获得了成功。
20世纪初,建立在理想流体基础上的环量和升力理论以及普朗特提出的边界层理论奠定了低速飞机设计基础,使重于空气的飞行器成为现实。
40年代中期至50年代,可压缩气体动力学理论的迅速发展,以及对超声速流中激波性质的理论研究,特别是跨音速面积积律的发现和后掠翼新概念的提出,帮助人们突破“音障”,实现了跨音速和超音速飞行。
50年代中期,美、苏等国研制成功性能优越的第一代喷气战斗机,如美国的F-86、F-100,苏联的米格-15、米格-19等。
50年代以后,进入超音速空气动力学发展的新时期,第二代性能更为先进的战斗机陆续投入使用,如美国的的F-4、F-104,苏联的米格-21、米格-23,法国的幻影-3等。
1957年苏联发射第一颗地球人造卫星和1961年第一艘载人飞船“东方号”升空,被认为是空间时代的开始。
美、苏两国在战略导弹和航天器发展方面的激烈角逐,促使超音速和高超音速空气动力学得到迅速发展。
两个超级大国都投入巨大力量,致力于发展地面模拟设备,开邻近高超出音中国雏鹰科研课题组专用速空气动力学和空气热力学的研究。
航天方面的研究重点放在如何克服由于高超音速飞行和再入大气层,严重气动加热所引起的“热障”问题上在钱学森先生倡导下诞生了一门新的学科,即物理力学,为航天器重返大气层奠定了科学基础。
航空方面的研究重点则放在了发展高性能作战飞机、超音速客机、垂直短距起落飞机和变后掠翼飞机。
直升机的飞行原理与空气动力学基础直升机是一种可以垂直起降的飞行器,它通过旋转的主旋翼产生升力,通过尾旋翼产生反扭力,实现悬停、飞行等动作。
直升机的飞行原理和空气动力学基础主要包括旋翼的升力产生、马力的消耗以及稳定性控制等方面。
首先,直升机的飞行原理是基于伯努利定律和牛顿第三定律。
旋翼是直升机实现升力产生的重要装置,其原理与飞机的机翼相似。
旋翼上表面产生了较快的气流速度,下表面产生了较慢的气流速度,由于伯努利定律,产生了下表面的气压高于上表面,因此形成了向上的升力,从而使直升机能够在空中飞行。
其次,直升机的飞行涉及到马力的消耗。
旋翼的旋转需要马力的输入,主要是通过内燃机或者电动机转动旋翼,从而产生升力。
直升机飞行时,需要克服气流的阻力和重力的作用,因此需要马力来提供足够的推力。
在飞行过程中,直升机需要调整主旋翼叶片的迎角和旋翼的转速,以及尾旋翼的工作状态,以获得不同的飞行形态和速度。
此外,直升机的稳定性控制也是直升机飞行的重要方面。
直升机的稳定性主要通过以下几个方面来保证:1.放样。
即调整主旋翼的迎角和旋翼的转速,使得升力与重力平衡,保持飞行高度稳定。
2.塔臂平衡。
传统直升机通过塔臂实现重心的调整,通过调整塔臂长度和位置,使得直升机在飞行过程中保持稳定。
3.尾翼的设计。
尾旋翼产生的反扭力会使直升机旋转,为了抵消这个旋转力矩,需要通过尾翼进行控制。
尾翼可以变化其迎角和转动方向,以产生不同的力矩,从而控制直升机的稳定性。
总的来说,直升机的飞行原理和空气动力学基础主要涉及旋翼的升力产生、马力的消耗以及稳定性控制等方面。
通过合理地调整主旋翼和尾旋翼的工作状态和角度,以及驱动系统的输入,直升机能够实现悬停、飞行和各种飞行动作。
直升机的研究和发展对于航空事业的进步具有重要意义,它不仅广泛应用于军事领域,也被广泛运用于民用领域,如医疗救援、警务巡逻、旅游观光和货运等。