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航空航天工程师的空气动力学与流体力学航空航天工程师的空气动力学与流体力学，是指他们在设计、分析和改进航空航天器及其相关系统时所涉及的关键学科。
空气动力学与流体力学作为材料力学、结构力学和热力学等工程领域的重要基础学科，对航空航天工程领域的发展起着至关重要的作用。
本文将从基本概念、流体静力学、流体动力学和空气动力学几个方面对航空航天工程师涉及的空气动力学与流体力学进行阐述。
一、基本概念空气动力学与流体力学的基本概念包括流体、流动、密度、压力、速度等。
流体是一种具有变形性和流动性的物质，包括气体和液体。
流动是指流体在空间中运动的过程，可以是稳定的、不可压缩的流动，也可以是不稳定的、可压缩的流动。
密度是指单位体积内所含有的质量，常用符号ρ表示。
压力是单位面积上施加的力，常用符号p表示。
速度是流体质点通过单位时间所运动的距离，常用符号v表示。
二、流体静力学流体静力学研究静止不动的流体，主要涉及到压力、流速和流量等概念。
压力是指单位面积上受到的力，由于流体的性质，压力在流体中均匀分布。
流速是指流体通过单位横截面的质点在单位时间内所通过的流量，流速与截面积成反比关系。
流量是指流体通过某一横截面的质点在单位时间内通过的体积，流量与流速和截面积成正比关系。
三、流体动力学流体动力学研究流体在运动过程中所受到的力和相互影响的问题，主要涉及到动量和能量守恒等基本原理。
动量是物体运动时具有的物理量，反映了物体运动的速度和质量之间的关系。
在流体动力学中，动量守恒原理是基本的，根据该原理可以推导出质量守恒方程和动量守恒方程。
能量守恒原理是指在封闭系统中，能量总量是恒定的。
在流体动力学中，能量守恒原理对流体的内能、动能和势能进行综合考虑。
四、空气动力学空气动力学主要研究空气流动对航空航天器和其他物体的力学效应。
研究重点包括气动力、气动力矩和阻力等问题。
气动力是空气流动对物体产生的力，可以分为升力和阻力，其中升力是垂直于来流方向的力，阻力是与来流方向相反的力。
805飞行性能与空气动力学
硕士研究生入学试题考试大纲
一、考核方式及评分办法
考核方式为闭卷笔试，学生成绩由考试成绩确定，由出题教师评判。
二、考核时间
研究生入学初试时进行考核，考试时间为180分钟。
三、命题形式
简答题100分、计算题50分，总分为150分。
可根据学校规定进行试题
内容调整。
四、考试内容及分值比例范围
（一）空气动力学（50%）
1．空气流动特点
空气的压缩性，低速流动与高速流动、低速伯努利方程与高速伯努利方程，
附面层与失速，失速速度，总参数和静参数，驻点参数，音速和马赫数，
临界马赫数、飞行速度的划分。
2．机翼、飞机的气动特性
翼型和机翼的几何参数（迎角），气动力（升力、阻力），升力特性（升力
系数曲线），阻力特性（阻力系数曲线），阻力分类，增升装置，极曲线
（升阻比）。
3．飞机性能基础知识
国际标准大气，非标准大气参数计算，气压高度和几何高度的区别，气压高度的应用，QNH、QNE的使用，各种空速的关系与换算，发动机推力特性（5个推力等级），发动机的耗油特性（3个燃油参数）。
4．飞机稳定性
静稳定性和动稳定性，纵向稳定性，重心与稳定性的关系。
（二）低速性能（20%）
1．起飞性能
起飞速度定义和关系，起飞距离影响因素，最大允许起飞重量限制；平衡场。
航空航天工程师的航空气动力学和飞行力学航空航天工程师是一个令人激动的职业，他们负责设计、开发和测试飞行器。
在这个职业中，航空气动力学和飞行力学是最基础且重要的学科。
本文将通过介绍航空气动力学和飞行力学的定义、原理以及应用领域来探索航空航天工程师的工作内容。
一、航空气动力学航空气动力学是研究飞行器在空气中运动的学科。
它主要关注空气对飞行器的作用力以及这些作用力如何影响飞行器的运动特性。
航空气动力学不仅仅是理论研究，还包括实验研究和数值模拟。
航空气动力学主要研究以下两个方面：1. 升力和阻力：升力是空气对飞行器垂直升力的作用力，而阻力是空气对飞行器运动方向的阻碍力。
航空气动力学研究如何最大化升力以提供足够的升力支撑飞行器，同时最小化阻力以减少能量损耗。
2. 稳定性和控制性：稳定性是指飞行器在受到外界干扰时能够自动保持平衡或者恢复平衡的能力。
控制性是指飞行器在飞行中能够按照操纵输入实现预期的运动变化。
航空气动力学研究如何通过设计飞行器的外形和控制系统来提高稳定性和控制性。
二、飞行力学飞行力学是研究飞行器的运动和力学特性的学科。
它涉及到物体在空气中受到的各种力以及这些力如何影响飞行器的轨迹和运动状态。
飞行力学有助于理解飞行器的飞行性能和操纵特性，对于飞行器的设计和控制至关重要。
飞行力学主要研究以下两个方面：1. 运动学：运动学研究飞行器的运动轨迹、速度和加速度等基本运动特性。
它通过描述飞行器的位置、速度和加速度之间的关系来分析和预测飞行器的运动状态。
2. 动力学：动力学研究飞行器的运动如何由外部力和飞行器自身特性共同决定。
它涉及到受力分析、转动和姿态控制等方面，帮助工程师设计出稳定和可操控的飞行器。
三、航空航天工程师的工作作为航空航天工程师，熟悉航空气动力学和飞行力学对于成功完成工作任务非常重要。
他们需要将这些理论知识应用于飞行器的设计、制造和改进过程中。
航空航天工程师的工作可以包括以下几个方面：1. 飞行器设计：根据航空气动力学和飞行力学的原理，工程师负责设计飞行器的外形和控制系统，以达到稳定、高效的飞行特性。
空气动力学与飞行控制的研究空气动力学与飞行控制是航空领域中非常重要而且不可或缺的领域。
它们不仅控制飞行器的飞行，同时也决定了设计飞行器的外形和性能。
因此，空气动力学与飞行控制研究是航空技术发展的核心之一。
本文将围绕空气动力学与飞行控制的研究展开讨论。
一、空气动力学的基础知识1.1 定义空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的力及其相互作用的科学。
它主要研究物体在空气中的运动规律和力学特性。
1.2 空气动力学的应用空气动力学是用来研究飞行器的外形和性能的学科。
当设计一架新型飞机或者改良现有飞机时，需要综合考虑空气动力学的知识，如气动力、气动弹性、气动热和气动声学等。
1.3 空气动力学的关键问题空气动力学的关键问题包括流场、流体力学、非定常流动、气动弹性、气动热和气动声学等。
这些问题涉及到飞机的外形和载荷等方面。
二、空气动力学建模与模拟2.1 建模方法空气动力学建模可以通过物理模型、数学模型或者计算机模拟等方法进行。
其中，数学模型是基础模型，计算机模拟是建立数学模型的基础，物理模型则是验证数学模型和计算机模拟的重要工具。
2.2 模拟方法空气动力学的模拟方法主要有试验室模拟和计算机模拟。
试验室模拟是基于实验数据建立的，而计算机模拟则是基于数学模型和计算机技术进行的。
2.3 计算方法空气动力学的计算方法包括常备方法、有限元法、有限体积法和背景网格法等。
这些方法可以帮助工程师分析飞行器外形和性能。
三、飞行控制系统3.1 定义飞行控制系统是指对飞行器运动状态进行监测和控制的电子设备和仪器。
它可以确保飞行器在整个飞行过程中能够保持所需的飞行高度、速度和航向等。
3.2 飞行控制系统的组成飞行控制系统通常由传感器、执行器、计算机和配电系统等组成。
传感器主要用于监测飞行器的运动状态，执行器则是根据计算出的控制指令来调整飞行器的运动状态。
3.3 飞行控制系统的应用飞行控制系统广泛应用于民用和军用飞机、直升机和无人机等飞行器，以确保其安全和稳定性。
航空器的空气动力学性能分析与模拟计算航空器的空气动力学性能分析与模拟计算摘要：空气动力学性能是航空器设计中至关重要的一项参数。
本文将深入探讨航空器的空气动力学性能分析与模拟计算方法，介绍常用的分析工具和技术，并以实际案例为例进行模拟计算。
一、引言航空器的空气动力学性能是指其在空气中运行时所受到的各种气动力学影响，如升力、阻力、推力和操纵性等。
准确分析和计算航空器的空气动力学性能对于设计和改进飞行器至关重要。
传统的试飞和地面实验往往耗时、耗力，而且很难获得全面的数据。
因此，模拟计算成为研究和设计航空器性能的重要手段。
二、航空器的空气动力学性能分析1. 空气动力学基本理论空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的各种气动力学力和效应的学科，其基本理论包括流体力学、气动力学和空气动力学方程等。
在分析航空器的空气动力学性能时，需要掌握这些基本理论，并进行适当的假设和简化。
2. 空气动力学参数航空器的空气动力学性能主要通过一系列参数来描述，包括升力系数（CL）、阻力系数（CD）、推力系数（CT）和操纵力系数（CM）等。
这些参数可以通过实验、试飞和模拟计算等方法得到，是分析和评估航空器性能的重要依据。
3. 数值计算方法空气动力学性能的计算可以使用多种数值计算方法，如计算流体力学（CFD）、面元法、有限元法和多体动力学法等。
计算流体力学方法是最常用的，通过求解流体场中的流动方程和边界条件，可以得到航空器周围的压力和速度分布，从而计算出各个空气动力学系数。
三、航空器的模拟计算1. 模拟计算的目的航空器的模拟计算旨在通过计算和模拟方法分析其在不同工况下的空气动力学性能，为设计和改进提供依据。
模拟计算可以通过改变设计参数、改善空气动力学布局和优化控制系统等方面，提高航空器的性能。
2. 模拟计算的步骤航空器的模拟计算通常包括以下步骤：（1）建立几何模型：根据实际航空器的几何形状和尺寸，建立几何模型以供计算使用。
（2）网格划分：将几何模型划分为小网格，并为每个网格分配适当的边界条件。
一、 填空题（每空0.5分）1. 绝热指数k （或γ）与气体 种类 有关，也和气体 温度 有关。
2. 静止的真实流体，作用在其上的表面力有 法向力 ，运动的理想流体,作用在其上的表面力有 法向力 ；运动的真实流体，表面力有 法向力和切向力 。
3. 低速定常理想流体的贝努利方程(沿流线）为 const V p =+221ρ ,式中 P 称为静压， 221V ρ 称为动压。
速度为0的点称为 驻点 。
4. 马赫角φ的计算公式为SIN φ= a/V 或1/M ,M 越大,马赫锥越 细长 。
5. 翼弦和无穷远来流速度的夹角称为 攻角或迎角 。
6. 在相同攻角下，增加翼型的弯度，升力系数 增大 ，因为弯度增大，上翼面流速 加快 ,压强 减小 ，使升力 增加 。
7. 三维机翼在产生升力时伴随产生的阻力叫 诱导阻力 ，升力越大，它越 大 ，展弦比越大，它越小 .8. 飞机作俯仰操纵时使用 升降舵 来实现，飞机作滚转操纵时使用 副翼 来实现。
9. 飞机以等表速爬升时,随着高度的增加，真空速将 不断增大 .10. QNH 是为使高度表在跑道道面指示机场 标高 的高度表的零点拨正值 。
11. 理想的绝热过程是指一定量的气体在状态变化时和外界 无传热 ，气体内部 互不传热 的状态变化过程.12. 音速是 微弱扰动 的传播速度。
13. 超音速气流流过内折壁面时，经过多次折转偏转θ角要比一次偏转θ角 好 ，熵增加得 少 ，总压损失 小 。
14. 研究飞机的侧向动稳定性时，扰动消失后飞机的运动模态分为 滚转模态 、 飘摆模态 和 盘旋下降模态 。
15. 在理想绕流时，作用在翼型上的气动力的合力垂直于 无穷远来流速度 ，翼型只产生 升力 而不产生阻力 ,而粘性流体流经翼型表面时,不仅产生 升力 ，而且产生 阻力 .16. 飞机的展弦比λ越大,升力线斜率L C α 越大 ,在相同迎角下的升力系数 越大 。
17. 完全气体指 忽略分子本身体积 及 分子间相互作用力 的气体.18. 作用在流体上的力包括 质量力 和 表面力 。
1、什么是翼尖涡？对其他飞机有何影响？答：三维机翼产生升力时，下翼面压强高于上翼面，两个翼尖处气流就会由下翼面绕过翼尖流到上翼面，同时仍具有向后流的速度，结果在两个翼尖处形成两个旋涡，旋涡中气流一边旋转一边向后流动，两旋涡中气流方向相反，称之为翼尖涡。
影响：如后面飞机正好在下洗区，则有效迎角减小，升力减小，飞机会掉高度。
如后面飞机在一侧翼尖涡附近，后机一个机翼由于上洗气流，升力增加，另一个由于下洗气流升力减小，造成急剧滚转。
2、提高飞机侧向操纵效率的措施有哪些？原理是什么？答：①扰流板：矩形板件，前缘有铰链形成的一条轴。
当偏转副翼对飞机进行侧向操纵，在副翼偏转角达到一定值时，副翼向上偏转一侧机翼的扰流板在联动机构作用下也向上打开，这样板前压强增大，板后气流分离使副翼上偏一侧升力进一步减小，加大横滚力矩，提高侧向操纵效率。
②涡流发生器：利用旋涡从外部气流中将能量带进附面层，加快气流流动，防止气流分离，保持滚转力矩随副翼偏转角线性变化的特性，提高副翼在大偏转角和高速下的操纵效率，3、后掠角优缺点有哪些？答：优点：增大临界马赫数，提高航向稳定性，减小阻力。
缺点：低速性能不好，失速性能不好，结构受力不好。
4、推迟翼尖分离的措施有哪些？答：①翼尖部分采用失速迎角大的翼型，翼尖向下扭转减小迎角。
②上翼面安装翼刀③上翼面安装涡流发生器后采用前缘锯齿。
④加装翼尖小翼。
5.飞机操纵性与稳定性的关系？答：二者相互制约，稳定性太大，飞机保持原飞行姿态的能力太强，要改变它就很不容易，操纵起来就费劲，飞机操纵性就很迟缓；稳定性太小，飞机飞行姿态很容易改变，驾驶员很难精确地操纵飞机，飞机的操纵性又过于敏感，所以，应在稳定性和操纵性二者之间选取一个平衡点，以使飞机具有足够的稳定性和良好的操纵性。
6、什么是有害偏航？产生原因是什么？应对措施及原理？答：偏转副翼不仅产生滚转力矩，也会产生偏航力矩，偏航力矩虽然比较小，但对飞机操纵不利，称为有害偏航。
航空航天工程师的空气动力学与流体力学航空航天工程师是专门研究和设计飞机、火箭以及其他航空航天器的专业人员。
他们需要深入了解和应用众多科学原理和工程技术，其中空气动力学和流体力学是关键的领域之一。
本文将从空气动力学和流体力学的基本概念、应用以及在航空航天工程中的重要性等方面进行探讨。
一、空气动力学基础空气动力学是研究空气对物体运动产生的力学效应的学科。
在航空航天工程中，空气动力学有助于了解飞行器在空中的运动特性和受力情况。
其中一项重要的概念是升力和阻力，它们分别代表了垂直方向的支撑力和飞行器前进时所受到的阻碍力。
航空航天工程师需要通过对空气动力学的研究来最大限度地减小阻力并提高升力，以提高飞行器的性能和效率。
二、流体力学基础流体力学是研究流体运动和流体受力的学科。
在航空航天工程中，液体和气体被视为流体，因此流体力学在航空航天工程中具有重要地位。
航空航天工程师需要了解和应用流体力学的基本原理，以便设计出流线型的飞行器外形，减小空气的阻力。
此外，流体力学也有助于优化燃料供给系统、冷却系统以及其他关键系统的设计。
三、空气动力学与流体力学在飞行器设计中的应用1. 飞行器外形设计空气动力学和流体力学对于飞行器外形设计起着关键作用。
通过研究气流的流动特性和受力情况，航空航天工程师可以设计出流线型的飞行器外形，降低空气阻力，提高飞行速度和燃油效率。
2. 升力和阻力控制航空航天工程师需要通过空气动力学和流体力学的研究来控制飞行器的升力和阻力。
通过合理设计机翼形状和使用可调节的舵面，航空航天工程师可以控制飞行器产生的升力和阻力，以便在不同飞行状态下实现平衡和稳定。
3. 气动性能优化空气动力学和流体力学的研究有助于优化飞行器的气动性能。
航空航天工程师可以通过对流场的模拟和分析，优化飞行器的气动设计，减小阻力、噪音和振动，提高飞行器的安全性和舒适性。
四、空气动力学与流体力学在航空航天工程中的重要性空气动力学和流体力学是航空航天工程中不可或缺的学科。
现代航空技术中的空气动力学研究航空工业是人类科技进步的重要标志之一，而现代航空技术中的空气动力学研究则是实现航空工业技术创新和转型升级的核心之一。
空气动力学是一个比较复杂的领域，涉及机体结构、流场特性和运动参数等多个方面，对于改善空气动力学性能、提高飞行效率和稳定性，以及控制飞行器动态响应有着不可替代的作用。
近年来，随着科技的不断发展，航空领域的技术和实践也呈现出了快速的发展态势。
一、空气动力学研究的基本概念空气动力学研究主要是研究航空器在空气流场中运动的规律和特性。
其中，机体结构、空气动力学性能、流场特性、运动参数等因素对于空气动力学研究起着决定性的作用。
在空气动力学研究中，流场的研究是其中的核心和基础。
对于不同的空气动力学问题，实验方法和理论分析方法的选择也不同。
空气动力学研究方法主要分为三种：实验方法、理论分析方法、计算机模拟方法。
具体的研究对象则包括以下几类：机身和机翼的气动力学、机身和机翼的结构强度、噪声和振动、涡度、气动阻力和升阻比等。
二、1.应用数值计算模拟方法进行空气动力学研究应用数值计算模拟方法进行空气动力学研究是现代航空技术中的主要方法之一。
数值计算模拟是指通过计算机对航空器在流场中运动的规律和特性进行预测和分析的方法。
数值模拟方法主要包括流场数值模拟和结构强度数值模拟两个方面。
随着计算机技术的不断发展，数值计算模拟方法在航空领域的应用也越来越广泛，其精度和有效性也得到了不断提高。
2.新型材料在航空领域的应用在航空领域，材料的质量和性能直接影响着空气动力学性能和飞行性能。
随着科技的发展，新型材料在航空领域的应用也得到了快速的推广。
在原有材料的基础上，开发并运用新型轻型高强材料，可以大幅度缩小机身和机翼的重量，提高飞行效率和飞行速度。
此外，新材料的使用也可以改善机身和机翼的气动和热力特性，并延长使用寿命，同时减少维护和保养成本，提高整体性能表现。
3.飞行控制技术的进步现代航空技术中的空气动力学研究在飞行控制技术方面也得到了不小的突破。
航空航天工程师的航空器空气动力学和飞行力学航空航天工程师是一个专门从事航空航天工程设计和研发的职业。
他们的主要责任是研究航空器的空气动力学和飞行力学。
空气动力学和飞行力学是航空工程中的两个重要领域，对于航空器的设计和性能至关重要。
一、航空器空气动力学航空器的空气动力学研究主要涉及气动力和空气动力模型。
气动力是研究航空器在空气中受到的各种力的学科，包括气动阻力、升力等。
为了研究航空器的气动力，工程师会使用数值模拟和实验测试等方法。
在航空器的设计过程中，空气动力模型是一个重要的工具。
通过建立数学模型和计算流体力学模拟，工程师可以预测航空器设计的性能指标，如升力、阻力和操纵性能等。
这样可以帮助工程师优化航空器的设计，提高其性能。
二、航空器飞行力学航空器的飞行力学研究主要涉及控制和稳定性。
控制是指航空器在飞行中受到外部扰动后如何保持稳定和控制其方向、速度等参数的能力。
稳定性是指航空器在各种飞行条件下保持稳定的能力。
为了确保航空器的飞行安全，航空工程师需要研究和设计飞行控制系统。
这些系统包括自动驾驶系统、操纵系统和飞行控制计算机等。
通过这些系统，航空器的飞行可以更加安全和稳定。
三、航空器空气动力学和飞行力学的应用航空器空气动力学和飞行力学的研究对于航空工程的发展具有重要意义。
它们不仅可以用于改进现有航空器的性能，还可以为新型航空器的设计提供指导。
航空器空气动力学和飞行力学的研究还有助于解决航空器在极端气候和飞行条件下的风险和挑战。
例如，在恶劣的天气条件下，对于风洞测试和模拟技术的发展具有重要意义。
这些研究可以减少事故的发生，提高航空器的飞行安全性。
此外，航空器空气动力学和飞行力学的研究还可以为航空工程相关领域的进一步发展提供帮助。
例如，它们可以应用于无人机技术、火箭发射和空中交通管理等领域的研究与应用。
总结：航空航天工程师的航空器空气动力学和飞行力学是航空工程中的重要领域。
研究航空器的空气动力学和飞行力学可以帮助工程师改进航空器的性能，提高飞行安全性，并促进航空工程的发展。
航空器设计中的空气动力学优化在现代航空领域，航空器的设计是一项极其复杂且精细的工程，而其中空气动力学的优化更是至关重要。
简单来说，空气动力学就是研究物体在空气中运动时所受到的力和产生的效应的学科。
对于航空器而言，良好的空气动力学设计能够显著提高其性能、效率和安全性。
首先，让我们来理解一下为什么空气动力学在航空器设计中如此关键。
当航空器在空气中飞行时，会与周围的空气发生相互作用。
这种相互作用产生的空气阻力会消耗大量的能量，直接影响航空器的飞行速度、航程和燃油消耗。
因此，通过优化航空器的外形和结构，减少空气阻力，就能够提高其燃油效率，增加航程，降低运营成本。
在航空器设计的早期阶段，设计师们就需要考虑空气动力学的因素。
比如说，飞机的机翼形状就是一个关键的设计点。
传统的机翼通常是略带弧形的，这种形状能够产生升力，使飞机能够在空中飞行。
然而，为了进一步优化升力和减小阻力，现代机翼的设计变得更加复杂。
采用了先进的计算流体动力学（CFD）技术，设计师可以对不同形状和参数的机翼进行模拟和分析，找到最优的设计方案。
除了机翼，飞机的机身形状也对空气动力学性能有着重要影响。
一个流线型的机身能够减少空气的阻力和湍流，提高飞行效率。
例如，某些高速客机的机身采用了细长的形状，并且在表面进行了精心的打磨和处理，以降低空气摩擦。
在航空器的设计中，还有一个重要的方面是控制面的设计。
控制面包括副翼、升降舵和方向舵等，它们用于控制飞机的姿态和飞行方向。
这些控制面的形状、位置和运动方式都需要经过精心设计，以确保在不同的飞行条件下能够有效地产生所需的控制力，同时又不会对整体的空气动力学性能造成太大的负面影响。
此外，航空器在飞行过程中还会遇到各种不同的气流条件，如湍流、风切变等。
为了应对这些情况，空气动力学优化不仅要考虑稳态的飞行状态，还要考虑动态的情况。
这就需要对航空器的稳定性和操控性进行深入研究和优化，以确保飞机在复杂的气流环境中能够安全、稳定地飞行。
航空器空气动力学研究航空器空气动力学是一个复杂而又精细的领域，它涉及到空气的流动、气动力和控制力等方面。
它是航空领域的一个重要分支，与航空器的设计和飞行安全息息相关。
本文将介绍航空器空气动力学的基本概念、研究方法、应用和未来发展方向。
一、基本概念航空器的气动力学是指空气在航空器表面和周围的流动过程中所产生的力和力矩。
航空器的空气动力学特性是由它的外形、尺寸、角度、空气流动和机翼、机身、推进器等构件的气动特性共同决定的。
航空器的空气动力学特性包括升力、阻力、侧向力、滚转力、俯仰力、偏航力、纵向稳定性和横向稳定性等。
为了评价一个航空器的空气动力学性能，可以使用各种指标，如升阻比、翼载荷、俯仰稳定度和方向稳定度等。
二、研究方法航空器空气动力学的研究方法包括实验、数值模拟和理论分析。
1. 实验方法实验方法是航空器空气动力学的主要研究手段之一。
在实验中，可以通过模型试验、风洞试验、航空器试验和空间试验等方法来研究航空器的空气动力学特性。
实验方法有其独特的优点，即可以直接测量空气动力学特性，从而提供精确的数据。
但同时也存在一些问题，如对于复杂的流动现象，实验方法很难进行全面、长时间的测量，而且实验成本较高、时间较长。
2. 数值模拟数值模拟是一种基于计算机数学模型的数值计算方法。
在航空器空气动力学研究中，数值模拟主要是通过计算机模拟流动的过程，从而预测航空器的空气动力学特性。
数值模拟方法具有速度快、能够模拟复杂的流动现象、可以进行多种参数的模拟和可以分析流场内各种力学参数的特点。
但是需要注意的是，数值模拟必须对模拟方法进行一定的验证和精度分析才能真正起到作用。
3. 理论分析理论分析是航空器空气动力学研究的另一种重要方法。
它可以通过建立航空器的空气动力学特性理论模型，从而推导出各种计算公式和特性曲线。
理论分析方法的优点是可以得到丰富的理论标准和航空器的空气动力学特性描述方法，也可以为实验方法和数值模拟方法提供理论依据。
航空航天工程师的空气动力学航空航天工程师是一个专业领域，旨在研究和设计飞行器，包括飞机和宇宙飞船。
在航空航天领域，空气动力学是一门关键学科，它研究飞行物体在空气中所受的力和运动规律。
本文将介绍航空航天工程师在空气动力学方面的知识和技能，并探讨其在飞行器设计和性能优化中的重要作用。
1. 空气动力学基础空气动力学是在流体力学的基础上研究航空航天器在空气中的运动的学科。
它主要包括气动力学和空气动力学两个方面。
气动力学研究与空气动力学相关的力和力矩，如升力、阻力和扭矩等；而空气动力学则侧重于飞行器的运动规律和性能。
2. 航空航天工程师的空气动力学知识需求航空航天工程师在设计和优化飞行器时需要掌握一系列的空气动力学知识。
首先，他们需要了解飞行器在不同气动状态下的性能表现，如低速、超音速和高超音速等。
其次，他们需要熟悉气动力学的基本原理，如伯努利定律和牛顿定律等，以便能够理解飞行器所受的力和力矩。
此外，航空航天工程师还需要了解气动力学的各种影响因素，如空气密度、速度、动压等。
3. 空气动力学在飞行器设计中的应用空气动力学在飞行器设计中起着至关重要的作用。
首先，在飞机设计过程中，航空航天工程师需要通过空气动力学的研究来确定飞机的气动外形和机翼的设计。
例如，他们会通过模拟飞机在不同速度下的流动状态，来优化机身形状和机翼的扭转角度，以获得最佳的升力和阻力性能。
此外，航空航天工程师还需要通过空气动力学的分析来计算飞机的气动力和飞行性能，以确保飞机的安全性和稳定性。
4. 空气动力学在飞行器性能优化中的应用空气动力学在飞行器性能优化中起着关键的作用。
通过对空气动力学的深入研究，航空航天工程师可以改善飞行器的气动效率和抗阻能力，从而提高其飞行速度和燃油效率。
例如，在飞机设计中，他们可以通过优化机翼的形状和安装襟翼等措施，降低飞机的阻力系数，从而减少燃油消耗并提高飞行速度。
此外，在火箭和导弹等宇航器的设计中，航空航天工程师也可以通过优化外形和减轻重量等措施，提高其升空速度和运载能力。
空气动力学在航空工程中的应用研究航空工程在现代工业体系中发挥着重要的作用，其中空气动力学是一个至关重要的领域。
空气动力学是研究空气在运动中对物体所产生的力和热的学科，已经成为航空工程中的一项重要的学科。
本文将探讨空气动力学在航空工程中的应用研究。
一、空气动力学及其基本原理空气动力学的研究对象为空气流体，主要研究空气在流动中对物体所产生的力和热的作用。
空气动力学是飞机设计中的重要学科之一，也是航空器设计过程中不可或缺的一环。
空气动力学为航空器的设计提供很多有关于机翼、机身、结构力学、风险等的重要参数，也为改善飞机燃油效率、航班安全等问题提供了有力支撑。
空气动力学中的基础概念主要包括了气体状态方程、连续性方程、动量守恒、能量守恒等。
其中，气体状态方程用来表述气体的状态，它通过温度、压力、密度等参数来描述气体的状态。
连续性方程主要描述了空气的流动方向和速度。
动量守恒原理则是描述了气体在流动中所产生的压力及其作用于固体上的力。
二、空气动力学在航空工程中的应用1. 空气动力学在机翼设计中的应用飞行器机翼是一个包围着飞机机身的有形物体，主要用来产生升力和抗阻力。
在飞机机翼的设计中，空气动力学的知识是不可或缺的。
通过研究空气流动规律，可以优化机翼设计方案，提高飞机飞行效率和性能。
在翼型的设计过程中，要考虑气流、气动特性、气动力、力矩等多个参数，包括激波、壁面效应和湍流等气动特性。
2. 空气动力学在飞机机身的设计中的应用飞机的机身通常被设计成光滑的流线型，以减小气动阻力。
气动阻力是一个通常被估算的关键因素，因为它决定了90%左右的飞机燃油消耗。
在机身的设计过程中，需要考虑到空气动力学特性，优化机身外形以最小化风阻并提高飞机性能。
同时，还需要关注机身的重量与强度以及气动稳定性等问题，这也是空气动力学在飞机工程中不可或缺的一部分。
3. 空气动力学在飞行控制系统中的应用空气动力学在飞机的飞行控制系统中也扮演着重要的角色，包括自动驾驶系统和控制表面系统。
一、 填空题（每空0.5分）1. 绝热指数k （或γ）与气体 种类 有关，也和气体 温度 有关。
2. 静止的真实流体，作用在其上的表面力有 法向力 ，运动的理想流体，作用在其上的表面力有 法向力 ；运动的真实流体，表面力有 法向力和切向力 。
3. 低速定常理想流体的贝努利方程（沿流线）为 c o n s t V p =+221ρ ，式中 P 称为静压， 221V ρ 称为动压。
速度为0的点称为 驻点 。
4. 马赫角φ的计算公式为SIN φ= a/V 或1/M ，M 越大，马赫锥越 细长 。
5. 翼弦和无穷远来流速度的夹角称为 攻角或迎角 。
6. 在相同攻角下，增加翼型的弯度，升力系数 增大 ，因为弯度增大，上翼面流速 加快 ，压强 减小 ，使升力 增加 。
7. 三维机翼在产生升力时伴随产生的阻力叫 诱导阻力 ，升力越大，它越 大 ，展弦比越大，它越 小 。
8. 飞机作俯仰操纵时使用 升降舵 来实现，飞机作滚转操纵时使用 副翼 来实现。
9. 飞机以等表速爬升时，随着高度的增加，真空速将 不断增大 。
10. QNH 是为使高度表在跑道道面指示机场 标高 的高度表的零点拨正值 。
11. 理想的绝热过程是指一定量的气体在状态变化时和外界 无传热 ，气体内部 互不传热 的状态变化过程。
12. 音速是 微弱扰动 的传播速度。
13. 超音速气流流过内折壁面时，经过多次折转偏转θ角要比一次偏转θ角 好 ，熵增加得 少 ，总压损失 小 。
14. 研究飞机的侧向动稳定性时，扰动消失后飞机的运动模态分为 滚转模态 、 飘摆模态和 盘旋下降模态 。
15. 在理想绕流时，作用在翼型上的气动力的合力垂直于 无穷远来流速度 ，翼型只产生 升力 而不产生 阻力 ，而粘性流体流经翼型表面时，不仅产生 升力 ，而且产生 阻力 。
16. 飞机的展弦比λ越大，升力线斜率L C α 越大 ，在相同迎角下的升力系数 越大 。
17. 完全气体指 忽略分子本身体积 及 分子间相互作用力 的气体。
18. 作用在流体上的力包括 质量力 和 表面力 。
19. 在流动中流体微团的 密度 保持不变的流动称为不可压流。
20. 容易压缩的流体中的音速比不易压缩的流体的音速要 小 。
21. 理想超音速气流流过一个二维的外钝角，会在角顶产生一束 膨胀波 ，流过一个二维的内折面，当折角不大时，会在折点处产生一道平面 斜激波 。
22. 对于给定的来流马赫数，壁面内折角θ越大，产生的斜激波的激波斜角越大，但有一个θ最大值，当壁面内折角θ大于它时，产生的是 曲面 激波。
23. 低速飞机使用的翼型一般比较 厚 ，最厚处靠 前 ，高速飞机使用的翼型一般比较薄 ，最厚处比较靠 后 。
24. 零升攻角即 升力为0 时的攻角，正弯度翼型的零升攻角 小于 零。
25. 压差阻力是由 粘性 造成的。
26. 翼型的临界马赫数与迎角有关，迎角越大，临界马赫数 越小 ，激波出现得越早，激波分离也越严重，分离区越大。
27.飞机的静稳定性要靠稳定力矩来保证，而动稳定性则靠阻尼力矩来保证。
28.QFE是机场道面的大气压强。
29.对于ISA+10的天气，几何高度为6000FT，则该点的气压高度小于6000FT。
30.流动相似准则为几何相似、马赫数相同、雷诺数相同。
31.扰动在弹性介质中才能以波的形式传播，在完全朔性介质中不能传播。
32.采用超临界翼型是为了在飞行马赫数M超过下临界马赫数时，在上翼面尽量不产生激波，或只产生弱激波，以便减少波阻。
33.在迎角不变条件下，飞行速度增大一倍，升力增大4倍。
34.下单翼布局，干扰阻力大，上单翼布局，干扰阻力小。
35.飞机作协调转弯时，要结合使用方向舵操纵和副翼操纵。
调整高度表小窗中的刻度数为QNH时，飞机停在道面上，高度表指示机场标高，在空中高度二、选择题（每题1分）1、气流流过拉瓦尔喷管，在流管喉部（D ）A、M=1B、M>1C、M<1D、不能确定2、请你判断,气流流过物体表面时,其速度分布的剖面是下面两种情况中哪一种？（ D ）（A）（B）（C）（D）3、放下襟翼时，飞机的极曲线将向（B ）移动A、右方B、右上方C、左方D、左上方4、采用超临界翼型可以使飞机以比较高的马赫数飞行，这是因为提高了（B ）A、临界马赫数B、阻力发散马赫数C、最大马赫数D、飞行马赫数5.飞机失速的根本原因是：（ D ）A飞行速度过小B飞行速度过大C遭遇阵风干扰D飞机迎角超过临界迎角6、使受扰动的飞机自动恢复平衡状态的主要是飞机的（C ）A.稳定力矩B.阻尼力矩C.A和BD.以上都不对7、通过改变迎角，飞行员可以改变（B ）A升力、阻力、飞机重量B升力、阻力、速度C升力、速度、但不能控制阻力D飞机重量、升力、但不能控制速度8、下列关于诱导阻力的说法中，不正确的是（C ）A、诱导阻力是三维机翼产生升力时伴随产生的一种阻力B、二维机翼不会产生诱导阻力C、诱导阻力只有在粘性流体中才会产生，理想绕流不产生诱导阻力D、不产生升力时不会产生诱导阻力9、在临界迎角状态，飞机的（B ）A升力最大B升力系数最大C升力系数和阻力系数最大D升阻比最大10.以下关于流体流过激波后的说法正确的是( C )A 速度增大、熵增大、马赫数增大、音速增大B 速度增大、熵增大、马赫数减小、音速增大C 速度减小、熵增大、马赫数减小、音速增大D 速度减小、熵增大、马赫数增大、音速减小11、气体的状态参数不包括下面哪一项？（C ）A、压强PB、密度ρC、速度VD、温度T12、飞机着陆过程中，其尾流结束是从：（ B ）A飞机进场后收油门至慢车位B飞机接地后C飞机停止运动D飞机收回扰流板并解除反推后13、飞机的方向稳定力矩是（ C ）提供的。
A、后掠角B、方向舵C、垂直尾翼D、升降舵14.下列属于增升装置的有（ A ）A、前缘缝翼B、翼尖小翼C、副翼D、配平片15、连续方程是( D )在流体力学中的体现A.动量守恒定律B.能量守恒定律C.牛顿第二定律D.质量守恒定律16、下列关于音速的说法中，不正确的是（D ）A、音速是微弱扰动的传播速度B、不可压流中音速趋于无穷大C、音速不是气体微团本身的移动速度D、强扰动的传播速度低于音速17、连续方程是( D )在流体力学中的体现A.动量守恒定律B.能量守恒定律C.牛顿第二定律D.质量守恒定律18、临界马赫数是指：（D ）A上翼面出现激波时的来流马赫数B上翼面出现局部超音速区时的来流马赫数C飞机产生高速振动时的来流马赫数D上翼面低压力点达到音速时的来流马赫数19、飞机采用超临界翼型提高了（A ）A、阻力发散马赫数B、下临界马赫数C、A和BD、A和B都不是20、一般飞机的极曲线是（ C ）的关系曲线。
A、m Z和C DB、m Z和C LC、C D和C LD、P和V21、增升装置的主要作用是：（B ）A增大最大升阻比B增大最大升力C增大阻力D增大临界迎角22、飞机受到纵向扰动后，（A B ）在扰动消失后的最初阶段按短周期运动规律迅速变化，到了扰动运动的后一阶段，主要表现为（C D ）按长周期运动规律缓慢变化。
(多选题，3分)A、迎角B、俯仰角速度C、飞行速度D、轨迹升降角23、保持相同迎角平飞，随着飞行高度增加：（ C ）A真空速增大，指示空速也增大B真空速不变，指示空速增大C真空速增大，指示空速不变D真空速不变，指示空速也减小24、下列关于附面层说法中错误的是（A ）A附面层的边界是流线B在附面层内伯努利方程不适用C雷诺数越大，附面层的厚度越小D在附面层内，沿物面法向压强不变25、对于椭圆形直机翼，剖面升力系数（A ）A、各剖面相同B、翼根最大C、翼型中部最大D、翼梢最大26、飞机的方向静稳定力矩主要是由（C ）产生的。
A.机翼B.水平尾翼C.垂直尾翼D.方向舵1、M=2的理想超音速气流流过下图所示的翼展无限长平板翼型，攻角=2度，画出流线及所产生的波系解：2.飞机在某高度上以V=60米/秒飞行，飞行高度上大气压强85000帕，大气密度1.1千克/立方米，求飞机周围最大压强点的压强？解：85000269287.06 1.1PT KRρ===⨯M=3①②M=2①②//60/ 1.4287.062690.18M V a M KRT ===⨯⨯=21.16060850008698022X V P P ρ∞∞⨯⨯=+=+=帕3.已知气压高度p h =31000英尺，环境温度为ISA -5℃，某飞机在该高度上平飞，飞行马赫数M=0.7，机翼面积W S =980平方英尺，升力系数为0.6，试计算：①. 飞行速度；②. 飞机的升力解：①. 由p h =31000ft ，查表得T 0=-46.4，δ=0.2837②. 温度T=T 0-5=273.15-46.4-5=221.75°K ，θ=0.7696，δσθ==0.3686，0ρρσ=⨯=1.225×0.3686=0.4515kg/m 3。
③. 音速 1.4287.06221.75a kRT ==⨯⨯=299m/s ，V=299*0.7=209 m/s ，④. 机翼面积S=980平方英尺=91平方米；⑤. 212L L V C S ρ==0.5×0.4515×209×209×0.6×91=538409牛4.试推导定常理想绝热流的伯努利方程。
解：由定常理想流的动量方程0dp VdVρ+=得： 0dp VdV ρ+= （1） 又定常理想绝热流是等熵流，有k P C ρ=1k d p C k d ρρ-= （2）代入（1）式得：22121210()012()01212k k k k Ck d VdV Ck V d d k Ck V d k Ck V const k ρρρρρ----+=+=-+=-+=- 代入k C P ρ=得：212k P V const k ρ+=-5. 超音速风洞高压气罐内的压力为10000百帕，出口M=2，风洞外部气压为900百帕，求喉部静压，出口产生什么波？解：喉部M=1 P t =10000喉部静压()3.5210000528310.2P M ==+百帕出口M=2.8出口静压()3.5210000127810.22P ==+⨯百帕1278 > 900外部大气压产生膨胀波6.证明飞机平飞时重量S C M P k W L 202δ=，式中K-绝热指数，M-飞机飞行马赫数，S-机翼面积，P 0-海平面标准大气压强。
（6分）证明：S C M P k S C M P P P k S C P k M S C a M S C V L W L L L L L 20200222222212121δρρρρ====== 7.飞机在某高度上以马赫数M=0.8匀速平飞，该处气压为27500帕，温度为255K ，求：该高度上的ρ、δ、σ、θ 、音速a 、真空速TAS275000.3757287.06255P RT ρ===⨯ （1分） 0002550.88288.15275000.271013250.37570.311.225T T P P θδρσρ========= 1.4287.06255320/a m s =⨯⨯= （每个2分） 0.8320256/V Ma m s ==⨯=（1分）。
