航空航天概论第2章 飞行器飞行原理
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飞行器工作原理飞行器是一种能够在大气层中飞行的交通工具,它的工作原理是基于物理学和工程学的原理,包括空气动力学、力学和控制系统等多个方面。
本文将从这些方面详细介绍飞行器的工作原理。
一、空气动力学空气动力学是研究空气在物体表面上所产生的力学效应的学科。
在飞行器中,空气动力学起着重要的作用。
首先,飞行器受到气流的阻力,这个阻力的大小与飞行器的形状、速度和空气密度等因素有关。
其次,通过调整飞行器的控制面,如副翼、升降舵和方向舵等,可以改变飞行器所受到的气流的力的方向和大小,从而控制飞行器的飞行状态。
二、力学力学是研究物体运动和受力的学科。
在飞行器中,力学对于解释和分析飞行器的运动和受力状态至关重要。
需要考虑的力包括重力、升力、推力和阻力。
首先,重力是指地球对飞行器的吸引力,它的大小与飞行器和地球的质量有关。
其次,升力是指垂直向上的力,它可以通过产生气流上升的形式来支撑飞行器。
第三,推力是指飞行器发动机产生的作用力,它可以使飞行器前进或加速。
最后,阻力是指飞行器在飞行中所受到的阻碍力,它的大小与飞行器速度和空气密度等因素有关。
三、控制系统飞行器的控制系统用来操控和控制飞行器的飞行姿态和航向。
一般而言,飞行器的控制系统包括姿态控制和导航控制两个部分。
姿态控制是指控制飞行器在飞行中的旋转、俯仰和滚转等动作,这可以通过调整飞行器的控制面来实现。
导航控制是指控制飞行器的航向和飞行路径,这可以通过使用惯性导航系统、GPS和雷达等设备来实现。
四、飞行器类型根据不同的工作原理和应用范围,飞行器可以分为多种类型,包括飞机、直升机、无人机等。
飞机是一种固定翼的飞行器,它通过机翼产生升力和推力来进行飞行。
直升机是一种以旋翼产生升力和推力的飞行器,它可以在空中悬停和垂直起降。
无人机是指没有人员搭乘的飞行器,它可以通过遥控或预设程序进行飞行任务。
总结:飞行器的工作原理基于空气动力学、力学和控制系统等多个学科的原理。
通过调整飞行器的形状、控制面和飞行状态,可以实现飞行器的升力、推力和控制。
飞行器飞行的原理
飞行器的飞行原理是基于两个主要的物理原理:升力和推力。
首先是升力原理。
根据伯努利定律,当气体在速度增加的情况下,气体的压力就会降低。
飞行器的翼面具有弯曲的形状,上表面比下表面更长。
当飞行器在空中运动时,空气在翼面上方流动得更快,而在翼面下方则流动得更慢。
这样,上表面的气压就会下降,而下表面的气压就会升高。
由于气压的差异,形成了一个向上的升力,使飞行器能够克服重力并在空中飞行。
其次是推力原理。
飞行器通常使用引擎产生推力。
推力是通过将气体或喷气排出尾部来实现的。
根据牛顿第三定律,当喷气排出时,反作用力会推动飞行器向前运动。
推力的大小取决于喷气速度和喷气量。
通过控制推力的大小和方向,飞行器可以改变速度和方向。
飞行器的飞行过程可以简单描述为下面几个步骤:首先,引擎产生推力,推动飞行器向前运动;同时,翼面形成升力,抵消重力;飞行器在空中保持平衡,并通过尾部的控制面板进行姿态的调整;最后,通过改变引擎的推力和控制面板的角度,飞行器可以改变速度和方向,实现所需的飞行路径。
综上所述,飞行器飞行的原理是通过升力和推力的相互作用来实现。
升力可以使飞行器克服重力,并在空中维持平衡。
推力则产生向前的动力,使飞行器能够飞行。
飞行器的工作原理飞行器以其独特的工作原理和设计,开启了人类的航空事业。
本文将详细介绍飞行器的工作原理,涵盖了重力、气动力、推进力以及控制力等关键要素。
一、引言飞行器是指能够在大气层内自由飞行的装置,包括了飞机、直升机、无人机等。
它们在我们的生活中扮演着重要的角色,提供了高速、高效、便捷的交通方式。
要理解飞行器的工作原理,我们需要了解几个基本概念和原理。
二、重力与升力重力是指地球对物体的吸引力,它是使飞行器垂直下落的力。
然而,飞行器能够克服重力并在空中飞行,这是因为它们产生了与重力相等而方向相反的力,即升力。
升力是通过机翼的形状和空气动力学原理产生的。
当飞行器的机翼在空气中运动时,它会产生一个向上的压力差,从而使飞行器受到一个向上的力。
三、气动力学原理气动力学是研究空气在物体表面上产生的力和运动的学科。
当飞行器在空中飞行时,空气会与其表面产生相互作用,产生升力和阻力。
升力已在上一节中介绍,而阻力是指空气对飞行器行进方向上的阻碍力。
飞行器需要克服阻力以保持在空中的稳定飞行。
四、推进力推进力是飞行器在空中前进的动力。
常见的飞行器使用的推进方法有以下几种:1.喷气发动机:喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后将其喷出以产生反作用力,推动飞行器向前飞行。
这种推进力十分强大,适用于大型飞机。
2.螺旋桨:螺旋桨通过旋转产生气流,推动飞行器向前运动。
它通常用于直升机和小型飞机,效率较高。
3.火箭推进器:火箭推进器是通过燃烧推进剂的高能燃料产生巨大的推力,将飞行器推入太空。
五、平衡与控制在飞行过程中,飞行器需要保持平衡和控制。
平衡是指飞行器保持稳定飞行的能力,而控制则是指调整飞行器的姿态和方向。
为了实现平衡和控制,飞行器通常配备了控制面(如副翼、升降舵、方向舵)和稳定系统(如陀螺仪和自动驾驶系统)。
六、结论飞行器的工作原理是一个综合性的系统工程,涉及了物理学、机械学、气动学等多个学科。
通过合理的设计和精确的控制,飞行器能够稳定、安全地飞行在空中。
第二章飞行环境及飞行原理2.1 飞行环境飞行环境对飞行器的结构、材料、机载设备和飞行性能都有着非常重要的影响。
只有了解和掌握了飞行环境的变化规律,并设法克服或减少飞行环境对飞行器的影响,才能保证飞行器准确可靠的飞行。
飞行环境包括大气飞行环境和空间飞行环境。
2.1.1 大气环境大气是地球周围的一层气态物,包围地球的大气层是航空器惟一的飞行环境。
大气在地球引力作用下聚集在地球周围,大气层总质量的90%集中在离地球表面15 km高度以内,总质量的99.9%集中在地球表面50km 高度以内。
在2000 km高度以上,大气极其稀薄,并逐渐向行星际空间过渡。
大气层没有明显的上限,它的各种特性沿铅垂方向上变化很大,例如空气压强和密度都随高度增加而降低,而温度则随高度变化有很大差异。
在离地球表面10 km高度,压强约为海平面压强的1/4,空气密度只相当于海平面空气密度的1/3。
根据大气中温度随高度的变化,可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层5个层次,大气层分布如图2-1所示。
1.对流层大气中最低的一层为对流层,其气温随高度增加而逐渐降低。
对流层的上界随地球纬度、季节的不同而变化。
就纬度而言,对流层上界在赤道地区平均为16—18 km;在中纬度地区平均为9~12km;在南北极地区平均为7~8km。
对流层的主要气象特点为:气温随高度升高而降低;风向、风速经常变化;空气上下对流激烈;有云、雨、雾、雪等天气现象。
对流层是天气变化最复杂的一层,飞行中所遇到的各种天气变化几乎都出现在这一层中。
图2-1 大气层分布2.平流层平流层位于对流层的上面,其顶界约为50km。
在平流层大气主要是水平方向的流动,没有上下对流。
随着高度的增加,起初气温基本保持不变(约为216 K);到20~32km以上,气温升高较快,到了平流层顶界,气温升至270~290 K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。
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。
第一章第二章飞行环境及飞行原理2.1 飞行环境大气环境根据大气中温度随高度的变化可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
1.对流层:大气中最低的一层,特点是其温度随高度增加而逐渐降低。
(0 ~18公里)2.平流层:位于对流层的上面,特点是该层中的大气主要是水平方向流动,没有上下对流。
(18~50公里)3、中间层:中间层为离地球50到80公里的一层。
在该层内,气温随高度升高而下降,且空气有相当强烈的铅垂方向的运动.4.热层:该层空气密度极小,由于空气直接受到太阳短波辐射,空气处于高度电离状态,温度又随高度增加而上升。
(80~800公里)5.散逸层:散逸层是大气层的最外层。
在此层内,空气极其稀薄,又远离地面,受地球引力很小,因而大气分子不断向星际空间逃逸。
空间环境空间飞行环境主要是指真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子和微流星体等所形成的飞行环境。
(空间飞行器处于地球磁场之外,因此容易受到太阳风等因素的影响)。
为了准确描述飞行器的飞行性能,必须建立一个统一的标准,即标准大气。
目前我国所采用的国际标准大气,是一种“模式大气”。
它依据实测资料,用简化方程近似地表示大气温度、密度和压强等参数的平均铅垂分布,并将计算结果排列成表,形成国际标准大气表。
大气的物理性质大气的状态参数和状态方程大气的状态参数是指压强P、温度T和密度ρ这三个参数。
它们之间的关系可以用气体状态方程表示,即P=ρRT。
航空器在空中的飞行必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力。
根据产生升力的基本原理不同,航空器分为轻于(或等于)同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。
大气的物理性质:连续性在研究飞行器和大气之间的相对运动时,气体分子之间的距离完全可以忽略不计,即把气体看成是连续的介质。
这就是在空气动力学研究中常说的连续性假设。
粘性大气的粘性力是相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力,即大气相邻流动层间出现滑动时产生的摩擦力,也叫做大气的内摩擦力。