飞机的飞行原理课件

TONGJI UNIVERSITY第四章飞机飞行的基本原理沈海军教授同济大学航空航天与力学学院2012年12月TONGJI UNIVERSITY本章内容§4.1 低速流动空气的特性§4.2 飞机的升力和阻力§4.3 飞机高速飞行的特点44§4.4 飞机的稳定和操纵45§4.5 飞机的飞行性能§4.6 风洞41TONGJI UNIVERSITY §4.1 低速流动空气的特性41TONGJI UNIVERSITY§4.1 低速流动空气的特性该小节的学习要点：•一个方程：连续性方程•一个概念：流线个概念：流线•一个定理：伯努利定理•一个推论•一个小实验：纸条吹风试验个实•两个实例41TONGJI UNIVERSITY 流体连续性方程的实质§4.1 低速流动空气的特性流体连续性方程的实质：变截面流体管道中，单位时间内流体通过任一截面的流量（ρsv）相等。

流体连续性方程：ρ1s 1v 1=ρ2s 2v 2= ρ3s 3v 3=……=const.即t当流体不可压缩时，即：ρsv=const. 即：ρ=const.时：有：ρsv=const 有：ρsv=const.41TONGJI UNIVERSITY§4.1 低速流动空气的特性流线：流体微团流动所经过的路线。

管道中流体流速的快慢，可用管道中流在管道中体速的快慢，可用管道中线的稠密程度来表示。

凡是流线稠密的地方，表示管道细流体受到约束流速快；反之表示管道细，流体受到约束，流速快；反之，则慢。

41TONGJI UNIVERSITY§4.1 低速流动空气的特性伯努利定理管道中以稳定的速度流动的流体，若流体不可压缩，且与外界无能量交换，则沿管道各点的流体的动压与静压之和等于常量。

伯努利方程p+1/2ρv 2 =P =const .41TONGJI UNIVERSITY§4.1 低速流动空气的特性低速流动空气的特性根据流体连续性方程和伯努利定理，可以得到以下：流体在管道中流动时，凡是管道剖面大的地方流体的流速就小流体的道剖面大的地方，流体的流速就小，流体的静压就大，而管道剖面小的地方，流速就大，静压就小即：静压就小。

主编:杨俊杨军利叶露第 8 章特殊飞行CONTENTS目录8.1 失速和螺旋8.2 在扰动气流中的飞行8.3 在积冰条件下的飞行8.4 低空风切变8.5 “吃气流”8.6 飞机的操纵限制速度8.7 空中一台发动机失效后的飞行8.1失速和螺旋1. 飞机失速的产生失速是指飞机迎角超过其临界迎角，不能保持正常飞行的现象。

飞机失速的根本原因是飞机的迎角超过其临界迎角。

因此，失速可以出现在任何空速、姿态和功率设置下。

失速⼀般可分为带动力（或无动力）失速和水平（或转弯）失速。

2. 失速警告1 ）自然失速（气动）警告飞机接近临界迎角时，由于机翼上表面气流分离严重，会表现出⼀些接近失速的征兆。

主要表现为飞机以及驾驶杆和脚蹬的抖动，飞机有一种操纵失灵的感觉。

2）人工失速警告现在的飞机都安装了人工失速警告。

主要形式为：失速警告喇叭、失速警告灯、振杆器。

飞机刚进入失速时的速度，称为失速速度，用 vs 表示。

可以根据飞机迎角的大小来判断飞机是否接近失速或已经失速。

不管什么飞行状态，其失速速度的大小均应根据载荷因数（ny ）来确定。

由上式可知，飞机重量增加，失速速度增大；放下襟翼等增升装置，飞机的最大升力系数增大，失速速度相应减小；不同飞行状态下的失速速度是平飞失速速度的 倍。

飞机在水平转弯或盘旋中，随着坡度的增大，载荷因数增大，对应的失速速度也增大。

3. 失速速度盘旋失速速度与平飞失速速度的比值在不同坡度时，盘旋失速速度与平飞失速速度的比值：4. 失速的改出飞机失速是由于迎角超过临界迎角。

因此，不论在什么飞行状态，只要判明飞机进入了失速，都要及时向前推杆减小迎角，当飞机迎角减小到小于临界迎角后（一般以飞行速度大于1.3 vs 为准），柔和拉杆改出。

在推杆减小迎角的同时，还应注意蹬平舵，以防止飞机产生倾斜而进入螺旋。

飞机的失速1. 螺旋的原因螺旋是由于飞机超过临界迎角后机翼自转引起的。

在螺旋形成前，一定会出现失速。

失速是协调的机动飞行，因为两个机翼失速程度相同或几乎相同，而螺旋则是两个机翼失速不⼀致的不协调的机动飞行。

主编:杨俊杨军利叶露第 6 章盘旋CONTENTS目录6.1盘旋中的作用力和盘旋性能6.2盘旋的操纵原理6.3侧滑和螺旋桨副作用对盘旋的影响6.4盘旋相关机动飞行简介盘旋中的作用力和盘旋性能6.1飞机正常盘旋时所受的力，有升力（L）、重力（W）、拉力（P）和阻力（D）。

正常盘旋，要求飞机的姿态、速度和油门相互配合协调。

飞机的盘旋及其受力飞机的载荷是指除飞机本身重量以的总和，其大小通常用载荷因数（LoadFactor），即载荷与飞机重力的比值来表示。

载荷因数是一个无单位的矢量，其方向为载荷的方向。

根据 FAR 的划分，常见的民用飞机类别的限制载荷因数如表：民用飞机的限制载荷因数度越大，盘旋中的载荷因数越大。

以 90° 坡度正常盘旋，载荷因数将等于无穷大。

不同坡度盘旋对应的载荷因素1. 盘旋速度、拉力、功率、半径与时间保持盘旋高度不变，使升力垂直分力平衡飞机重力所需要的速度，称为盘旋所需速度：保持盘旋所需速度所需要的拉力，称为盘旋所需拉力。

盘旋时所需拉力应等于盘旋时的阻力，即：盘旋所需拉力和盘旋所需速度的乘积就是盘旋所需功率，即盘旋所需拉力每秒所做的功，用式子表示为：从盘旋运动方程可知，盘旋半径为：盘旋一周的时间等于盘旋一周的周长与盘旋速度之比，所以：1. 盘旋速度、拉力、功率、半径与时间所谓标准速率转弯是指按 3°/s∗的速率进行转弯，各型飞机以标准速率盘旋一周所需的时间为 2 min。

标准速率转弯2. 盘旋拉力曲线盘旋拉力曲线是由盘旋所需拉力曲线和可用拉力曲线组成的。

盘旋所需拉力曲线是飞机在一定高度，用一定坡度盘旋时，盘旋所需拉力随所需速度变化的曲线。

盘旋所需拉力曲线是一族曲线，每根曲线对应一个盘旋坡度，而盘旋可用拉力曲线与平飞可用拉力曲线是完全一样的。

某型喷气客机的盘旋拉力曲线1）飞机结构强度限制盘旋坡度越大，盘旋半径和盘旋时间就越小，飞机的载荷因素就越大。

但飞机的最大载荷因素是设计时就预定了的，最大载荷因素对应一个最大盘旋坡度。

主编:杨俊杨军利叶露第 4 章飞机的平衡、稳定性和操作性CONTENTS02目录 4.1飞机的平衡4.2飞机的稳定性4.3飞机的操作性0301飞机的平衡4.11. 飞机的重心重心可以视为整个物体全部质量的集中点，同时它也是物体的平衡点。

对于形状规则的物体，其重心就是该物体的几何形心。

物体的重心1. 飞机的重心飞机是一个多物体系统，飞机各部件、燃料、乘员、货物等重力的合力，叫做飞机的重力。

飞机重力的着力点叫做飞机重心（Center of Gravity，用 CG表示 ）。

重力着力点所在的位置，叫做重心位置。

重心的前后位置，常用重心在某一特定翼弦上的投影到该翼弦前端的距离占该翼弦的百分比来表示。

这一特定翼弦，就是平均空气动力弦（Mean AerodynamicChord，用 MAC表示）。

知道平均空气动力弦的位置和长度，就可定出飞机重心的前后位置。

平均空气动力弦重心位置表示法2. 飞机的机体轴OZ 垂直于对称面，指向右。

飞机的俯仰平衡，是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零。

飞机取得俯仰平衡后，不绕横轴转动，迎角保持不变。

作用于飞机的俯仰力矩有很多，主要有：机翼产生的俯仰力矩、水平尾翼产生的俯仰力矩、拉力（或推力）产生的俯仰力矩。

主要的俯仰力矩机翼产生的俯仰力矩是机翼升力对飞机重心所构成的俯仰力矩，用M 翼表示。

水平尾翼产生的俯仰力矩是水平尾翼负升力对飞机重心所形成的俯仰力矩，用M尾 表示。

平尾迎角螺旋桨的拉力或喷气发动机的推力，其作用线若不通过飞机重心也会形成绕重心的俯仰力矩，这叫拉力或推力力矩，用z拉M 或z推M 表示。

对于同一架飞机来说，拉力或推力形成的俯仰力矩的大小主要受油门位置的影响。

增大油门，拉力或推力增大，俯仰力矩增大。

飞机的方向平衡，是作用于飞机的各偏转力动，侧滑角不变或侧滑角为零。

侧滑是指相对气流方向与飞机对称面不一致的飞行状态。

从驾驶舱方向来看，如果相对气流从左前方吹来，叫做左侧滑；如果从右前方吹来，叫做右侧滑。