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课程代码：051709研究生课程试卷2017－2018学年第一学期期末《飞行力学实验I》飞行原理实验报告考试时间2018年 11月 1日姓名：苏雨学号：ZY1805316专业：飞行器设计指导教师：王维军北京航空航天大学航空科学与工程学院2018年11月飞机失速尾旋现象研究第一章：失速尾旋现象介绍在我从事航模生涯这些年以来，有一种十分危险的飞行现象，导致了我多架模型飞机坠毁。
这就是在飞行中有时会出现飞机突然失去控制，一边下坠，一边偏侧翻转，操纵无效直到坠地。
经查阅资料，了解到这种飞行现象称为失速尾旋。
失速：失速是当机翼攻角（迎角）增大到一定的程度（临界迎角）后，机翼上表面气流分离，导致升力减小所发生的现象。
飞机将低头下沉，直至获得足够升力飞行。
在高度低时发生失速是危险的，高度足够高时，可以练习失速的改出，改出失速的基本操作是迅速推杆到底采用俯冲姿态，等速度大于等于1.3倍失速速度时，缓慢向后拉杆改出至平飞。
尾旋（螺旋）：当一侧机翼先于另一侧机翼失速时，飞机会朝先失速的一侧机翼方向沿飞机的纵轴旋转，称为螺旋或尾旋。
发生螺旋式非常危险的事情，有些飞机在设计制造时是禁止飞机进入螺旋的，这样的飞机进入螺旋姿态后，很难改出。
可以改出的飞机改出尾旋的基本方法是推杆到底，并向相反方向拉杆，如果发动机以高速运转，必须立即收油门到慢车，向螺旋相反方向蹬满舵，螺旋停止后，使用失速改平的方法。
成功的关键是飞行员的技术和飞机的性能。
全世界每年飞机事故中因失速发生的占事故总数约30%～40%，如果飞行员认知不清、处置不及时准确，飞机很可能在极短时间内进入失速尾旋，若在低空小高度时飞机进入失速尾旋处置不当，很可能会造成机毁人亡的等级事故，研究失速与尾旋的预防措施与改出方法，对考核飞机边界飞行的操控性、安全性，挖掘飞机的机动性能以及保证战斗生存率与飞行安全意义重大。
第二章：失速尾旋现象原理分析2.1失速现象原理分析飞机在飞行时，机翼翼型中心与气流来流方向的夹角为迎角，当迎角增加到抖振迎角时，机翼上气流开始分离，机翼开始出现了抖振，此时机翼升力系数还在上升，当迎角增加到临界迎角时，机翼表面气流分离出现了严重分离，飞机升力系数急剧下降，可见失速根源是由于机翼表面气流分离造成，失速也包括平尾、鸭翼等控制翼面的气流分离，导致机翼和飞机其它控制翼面失去部分或全部效能,在失速过程中如果飞机升力支撑不了飞机重量，飞机就会掉高度（图1、图2），临界迎角表征着飞机抗失速能力，飞机临界迎角越大，飞机抗失速能力越大，其中一代、二代战机临界迎角约为10°～25°、三代战机约为25°～50°、四代战机约为50°～70°,飞行中仰角，其中θ为俯仰角、φ为偏航角、γ为滚转角（下同）。
飞行动力学内容绪论1.1 作用在飞机上的外力1.3 常用坐标系及其转换1.4 飞机质心运动方程小结本章作业1.1；1.2；1.3；1.4；1.5；1.7；1.8；1.9飞行动力学=飞行性能+飞行品质研究飞机的飞行性能和飞行轨迹特性时，可将飞机视为一可控的质点来处理。
可控：是指飞机的飞行轨迹是可以人为改变的，而轨迹的改变取决于作用于飞机上的外力的改变。
质点运动：通过偏转操纵机构，使飞机的合力矩为零；研究飞机的飞行轨迹和飞行性能时可以把飞机视为质点运动。
力矩平衡作为运动的约束条件。
质点系运动：合力矩不为零。
研究飞机飞行品质时将其视为质点系运动。
1.1.1 升阻特性1.1.2 发动机推力从飞行性能的角度，假设操纵面偏转可使力矩平衡，但将其最大平衡能力作为约束。
实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。
作用在飞机上的外力？W m g =K K (,,)T V H n J G F W T A =++J J G J G J G K 合外力 外力矩平衡及约束外力一般不通过质心，它将引起绕质心转动的力矩A L D C =++J G J G J G J G L J G D JG W JJ G TJ G 'LJ G 1.1作用在飞机上的外力V K L J G D JG T J G 'L J G W JJ G 重力给定;侧力不计;升力?阻力?发动机推力?重力发动机推力空气动力1.1作用在飞机上的外力在常规飞行性能问题中，假设飞行无侧滑，视侧力为零升力系数阻力系数侧力系数2L L V SC ρ=2D D V SC ρ=2CC V S C ρ=升力和阻力系数主要取决于马赫数、雷诺数、迎角、侧滑角以及飞机的外形马赫数的物理含义？雷诺数的物理含义？迎角的定义?侧滑角的定义?9马赫数：指空气的压缩性效应；低速空气流场不相互影响，高速时则前后相互影响。
9雷诺数:惯性力和粘性力的比值。
¾飞机的尺寸效应；即飞机的尺寸大小会影响飞机的气动特性，一般飞机在真实大气中飞行时，其雷诺数在1000万以上。
北航宇航学院飞行动力学考试大纲五篇第一篇：北航宇航学院飞行动力学考试大纲飞行动力学基础课程教学大纲第一章绪论（1学时）了解：飞行动力学在飞行器设计学科中的地位；本课程的任务、内容，讲述方法和特点。
第二章矢量与坐标变换（3学时）1．坐标变换及表示方法2．运动坐标系中矢量导数的描述方法3.坐标变换的变化率4.四元数理论及应用理解：坐标变换的作用。
掌握：姿态描述方法，坐标变换表示方法。
第三章质点系的动力学方程（4学时）1.质点系的运动方程2.刚体的运动方程3.质点相对运动的动力学方程理解：描述刚体运动的方法；建立刚体动力学方程的力学原理。
掌握：刚体运动的特点。
第四章分析力学基础（4学时）1.动力学普遍方程2.拉格朗日方程3.罗斯方程4.拟拉格朗日方程5.哈密顿正则方程理解：建立不同形式动力学方程的力学原理，各种方程的特点。
第五章凯恩方程（3学时）理解：建立凯恩方程的所基于的力学原理和方法，凯恩方程的优点和使用中存在的问题。
第六章空间运动几何与时间（1学时）1.地球的运动2.时间系统3.相关坐标系4.地球参考模型理解：基本概念。
第七章有翼导弹的运动方程（4学时）1.坐标系和运动变量的定义2.作用在导弹上的力和力矩3.导弹运动方程4.分析与求解流程掌握：常用姿态描述方法，建立动力学方程的方法，求解导弹运动的一般过程。
第八章滚转导弹的运动方程（2学时）1.坐标系和运动变量的定义2.作用在滚转导弹上的力和力矩3.滚转导弹的运动方程4.分析与求解流程掌握：滚转导弹姿态描述方法，建立动力学方程的方法，求解导弹运动的一般过程。
第九章运载火箭(弹道导弹)的运动方程（2学时）1.坐标系和运动变量的定义2.作用在火箭上的力和力矩3.质心运动方程4.姿态运动方程5.其它方程6.分析与求解流程掌握：坐标系的定义，火箭姿态描述方法，建立动力学方程的方法，求解导弹运动的一般过程。
第十章人造地球卫星的运动方程（5学时）1.中心引力运动2.二体问题3．Kepler轨道及其描述4．轨道摄动方程5．卫星的姿态运动方程拟拉格朗日方程的具体形式；刚体卫星的姿态运动；刚体+飞轮组合体卫星的姿态运动；刚体+单框架力矩陀螺组合体卫星的姿态运动；刚体+双框架力矩陀螺组合体卫星的姿态运动。
飞行动力学内容绪论1.1 作用在飞机上的外力1.3 常用坐标系及其转换1.4 飞机质心运动方程小结本章作业1.1；1.2；1.3；1.4；1.5；1.7；1.8；1.9飞行动力学=飞行性能+飞行品质研究飞机的飞行性能和飞行轨迹特性时，可将飞机视为一可控的质点来处理。
可控：是指飞机的飞行轨迹是可以人为改变的，而轨迹的改变取决于作用于飞机上的外力的改变。
质点运动：通过偏转操纵机构，使飞机的合力矩为零；研究飞机的飞行轨迹和飞行性能时可以把飞机视为质点运动。
力矩平衡作为运动的约束条件。
质点系运动：合力矩不为零。
研究飞机飞行品质时将其视为质点系运动。
1.1.1 升阻特性1.1.2 发动机推力从飞行性能的角度，假设操纵面偏转可使力矩平衡，但将其最大平衡能力作为约束。
实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。
作用在飞机上的外力？W m g =K K (,,)T V H n J G F W T A =++J J G J G J G K 合外力 外力矩平衡及约束外力一般不通过质心，它将引起绕质心转动的力矩A L D C =++J G J G J G J G L J G D JG W JJ G TJ G 'LJ G 1.1作用在飞机上的外力V K L J G D JG T J G 'L J G W JJ G 重力给定;侧力不计;升力?阻力?发动机推力?重力发动机推力空气动力1.1作用在飞机上的外力在常规飞行性能问题中，假设飞行无侧滑，视侧力为零升力系数阻力系数侧力系数2L L V SC ρ=2D D V SC ρ=2CC V S C ρ=升力和阻力系数主要取决于马赫数、雷诺数、迎角、侧滑角以及飞机的外形马赫数的物理含义？雷诺数的物理含义？迎角的定义?侧滑角的定义?9马赫数：指空气的压缩性效应；低速空气流场不相互影响，高速时则前后相互影响。
9雷诺数:惯性力和粘性力的比值。
¾飞机的尺寸效应；即飞机的尺寸大小会影响飞机的气动特性，一般飞机在真实大气中飞行时，其雷诺数在1000万以上。
课程设计报告飞机飞行性能计算学生姓名：学号：专业方向：飞行器设计与工程指导教师：（2011年9月22日）摘要用简单推力法计算飞机的基本飞行性能，包括各高度上的航迹倾角γ和上升率Vv，最大航迹倾角γmax 和最快上升率Vvmax，最大最小平飞速度，以及最短上升时间。
计算续航性能和起飞着陆性能。
用C语言编写相关的计算程序，利用所给的有关数据完成计算并结合所学习的飞行动力学对所得的计算结果作出分析，将合理的结果写到报告中。
再分别对影响飞行性能的几个主要参数：升力系数和耗油率作1~1.05的步长为0.01的改变，并与原来的计算结果作比较，定量直观的认识相关参数对飞行性能的影响程度，为以后的设计工作提供一定的参考。
目录1计算目的 (1)2 计算内容 (1)2.1 基本飞行性能计算 (1)2.2 续航性能计算 (2)2.3 起飞着陆性能计算 (2)2.4 参数变化对飞机飞行性能的影响计算 (2)3 计算方法 (3)3.1 发动机可用推力和平飞需用推力 (3)3.2最小平飞速度和最大平飞速度 (3)3.3航迹倾角和上升率v V (4)3.4最短上升时间 (5)3.5航程和航时 (6)3.6离地速度和接地速度 (7)3.7安全高度处飞行速度 (7)3.8起飞地面滑跑段的距离和时间 (7)3.9起飞空中段的距离和时间 (8)3.10着陆空中段的距离和时间 (8)3.11着陆地面滑跑段的距离和时间 (8)4编程原理、方法 (10)4.1程序结构 (10)4.1.1航迹倾角γ和上升率Vv 的计算 (10)4.1.2最大航迹倾角γmax 及对应速度Vγ和最快上升率VVmax 及对应速度Vqc (10)4.1.3最小平飞速度Vmin 和最大平飞速度Vmax 的计算 (11)4.1.4最短上升时间sumtime 的计算 (11)4.1.5航程和航时的计算 (12)4.1.6起落性能的计算 (13)5计算结果及其分析 (14)5.1基本飞行性能计算 (14)5.1.1航迹倾角 (14)5.1.2上升率 (16)5.1.3最大航迹倾角与最快上升率 (17)5.1.4理论升限和实用升限 (19)5.1.5各高度上的最大平飞马赫数和最小平飞马赫数 (20)5.1.6由min M ~H ，m ax M ~H ，M ~H 和qc M ~H 组成的飞行包线 (23)5.1.7最短上升时间 (23)5.2巡航性能计算 (24)5.3起飞着陆性能计算 (25)5.3.1起飞地面滑跑段距离和时间 (25)5.3.2起飞空中段距离和时间 (26)5.3.3着陆空中段距离和时间 (26)5.3.4着陆地面滑跑段距离和时间 (27)6参数变化对飞机飞行性能的影响 (28)6.1改变升力系数Cl (28)6.1.1离地速度和接地速度的变化 (28)6.1.2起飞着陆距离与时间的变化 (29)6.1.3最小平飞速度的变化 (37)6.2改变耗油率Cf (39)7 结论 (41)参考文献 (42)附录一用抛物线求极值的方法 (43)附录二使用抛物线插值的方法 (44)附录三使用抛物线插值求极值子函数 (45)附录四使用抛物线插值子函数 (46)1计算目的巩固用简单推力法计算飞机基本飞行性能、以及续航性能和起飞着陆性能的计算原理、方法和步骤，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力。
