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第三章-固定翼无人机空气动力学一

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无人机空气动力学-流体流动的基本概念

无人机空气动力学-流体流动的基本概念

4.流线、流线谱、流管和流量
流量：单位时间流过截面A处的流体质量。
公式：
qm A流体流动的基本概念源自2.1 流体流动的基本概念
相对运动原理 连续性假设 流场、定常流和非定常流 流线、流线谱、流管和流量
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
流线是在流场中用来描绘流体微团流动状态的曲线。 在流场中，用流线组成的描绘流体微团流动情况的图
画称为流线谱。
v
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
在流场中取一条不是流线的封闭曲线，通过曲线上各 点的流线形成的管形曲面称为流管。
只有流管截面上有流体流过，而不会有流体通过管壁 流进或流出。
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
◦ 典型物体的流线谱
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
◦ 不同物体其流线谱的特点： ◦ 1.流线谱的形状与流动速度无关； ◦ 2.物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同； ◦ 3.气流受阻，流管扩张变粗，气流流过物体外凸处或
受挤压，流管收缩变细； ◦ 4.气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。
2.1 流体流动的基本概念

无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第3节飞行性能【可编辑全文】

无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第3节飞行性能【可编辑全文】

3.3 飞行性能
无人机飞行性能是描述飞机质心运动规律的性
能，包括飞机的飞行速度、飞行高度、航程、航时、
起飞和着陆性能等。与有人机不同的是，无人机几
乎涉及不到筋斗、盘旋、战斗转弯等机动性能，所
以不加以讨论。
3.3 飞行性能—高度
理论静升限：飞机能作水平直线飞行的最大高度。
实用静升限：飞机最大爬升率等于0.5m/s（亚声速飞机）
的，反之则称飞机是不稳定的。
3.1 稳定性
飞机的稳定性包括：纵向稳定、横向稳定、侧向
（航向）稳定。
3.1.1 机体坐标系
不论是固定翼、直升机、还
是多旋翼无人机，研究其稳定性
的时候首先要建立机体坐标系。
原点(0点)： 位于飞行器的
重心；
纵轴(0X轴)：位于飞行器参
考平面内平行于机身轴线并 指
向飞行器前方；
螺旋（尾旋）：飞机失速
后机翼自转，飞机以小半径的
圆周盘旋下降运动。
原因：飞机横向稳定性过弱，
航向稳定性过强，产生螺旋
不稳定。
改出：立即向螺旋反方向打
舵到底制止滚转。
3.1.6 航向与横向稳定性的耦合
荷兰滚（飘摆） ：非指令的时而左滚，时而
右滚，同时伴随机头时而左偏，时而右偏的现象。
原因：飞机的横向稳定性过强，而航向稳定性
3.1.2 姿态角—俯仰角
机体坐标系纵轴与水平面的夹角。抬头时，俯
仰角为正，否则为负。
3.1.2 姿态角—滚转角
机体坐标系立轴与通过机体纵轴的铅垂面间的
夹角，机体向右滚为正，反之为负。
3.1.2 姿态角—偏航角
机体坐标系纵轴与垂直面的夹角，机头右偏航
为正，反之为负。

AOPA飞行原理ppt课件

AOPA飞行原理ppt课件

第二章 第 页
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12
翼型的选择
• 翼型的升力特性； • 翼型的阻力； • 翼型的使用范围； • 平面形状的影响； • 足够的空间和刚度； • 翼型选择的一般规律；
第二章 第 页
完整版PPT课件
13
第三节 机翼的平面形状
第二章 第 页
完整版PPT课件
14
机翼的展弦比： 机翼的梢根比： 机翼的后掠角： 机翼的平均气动弦长：
完整版PPT课件
9
第二章 第 页
完整版PPT课件
10
四、起降装置
第二章 第 页
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11
第二节 翼型
中弧线：翼型的上下表面的等距离的曲线。 前缘、后缘：机翼上下表面的外形线在前后的交点。 前缘半径：翼型前缘曲率圆的半径 。 弦线：前缘和后缘端点的连线。 弦长：弦线被前缘和后缘所截长度。
第一章 飞机的基本结构
第一节：固定翼飞机的主要组成部分
小型固定翼飞机的主要部件： 机体、起落架、动力装置
主要组成部分-机体： 机身、机翼、尾翼
第二章 第 页
完整版PPT课件
1
固定翼无人机第二章 第 页来自完整版PPT课件2
一、机身
装载
飞行控制系统、动力系统、通讯系 统、燃料系统、任务系统等。
将机翼、尾翼、发动机、起落架连 在一起，形成完整的飞行平台
1 2
v2
PP0
1 2
v 2 —动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压
力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。
P —静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于当时当地的大气压。
P —总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为 0 ，气流速度减小到零之点的静压。 完整版PPT课件

固定翼无人机技术-机翼空气动力特性

固定翼无人机技术-机翼空气动力特性

脱体涡的法洗效应和切洗效应
涡升力的产生及对升力系数的影响
展弦比为1，迎角为20°的三角翼各个横截面上的压力分布图。从图上可以看出， 机翼上表面在脱体涡覆盖的区域内，吸力很大。。
4.4
翼型的亚声速气动特性
机翼高速气动特性
翼型的跨声速气动特性 翼型的超声速气动特性
后掠翼和三角翼的高速气动特性
翼型的亚声速气动特性
机翼的有关角度
01
后掠角（χ）
后掠角是指机翼上有代 表性的等百分弦线在xOz 平面上的投影与Oz轴之 间的夹角。后掠角的大 小表示机翼向后倾斜的 程度。称为前缘后掠角 ，称为1/4弦线后掠角， 称为后缘后掠角。
02
03
04
几何扭转角（φ） 上（下）反角（Ψ）
机翼安装角
机翼展向任一剖面处翼型 弦线与翼根剖面处弦线的 夹角称为几何扭转角。上 扭为正，下扭为负。除了 几何扭转角以外还有气动 扭转角，指平行于机翼对 称面的任一翼剖面的零升 力线与翼根剖面零升力线 之间的夹角。
空气流过后掠翼的流动情形
通过实验可以看到，空气流过后掠翼，流线将左右偏斜呈“S”形。
经过前缘以后，空气在流向最低压力 点的途中，有效分速又逐渐加快，平 行分速仍保持不变，气流方向又从翼 尖转向翼根。随后，又因有效分速逐 渐减慢，气流方向转向原来方向。于 是，整个流线呈“S”形弯曲。
后掠翼的翼根效应和翼尖效应
CL
d CL d
d(CL n cos2 ) d(n cos)
dCL n dn
cos
(CL )n
cos
后掠翼升阻特性
各种不同后掠角的机翼升力系数斜率（Cy ）随展弦比（λ）的变化曲线。由图 可以看出，当λ一定时，后掠角增大，Cy 减小。而当后掠角一定时，λ减小，Cy 也减小。这是由于展弦比减小时，翼尖涡对机翼上下表面均压作用增强的缘故。

无人机的空气动力学

无人机的空气动力学

无人机在未来的应用前景
技术创新 无人机行业的推动力
全球合作 国际市场的共谋
社会需求 民用领域的广泛应用
● 06
第六章 总结与展望
无人机的空气动 力学原理
无人机的设计和性能优化离不开空气动力学原 理的支持。空气动力学理论为无人机的发展提 供了重要的理论基础，未来，空气动力学研究 将继续推动无人机技术的发展和创新。
爬升率 无人机的爬升速度
无人机的气动布 局设计
无人机的气动布局设计是指优化飞行器的机翼、 机身等部件的形状和布局。通过合理的气动设 计可以降低飞行阻力、提高升力系数，从而增 强飞行器的性能。设计师需要结合空气动力学 原理进行气动布局设计。
无人机的飞行性能测试
飞行性能测试
评估飞行器性能的重要手段 实地飞行测试和模拟实验 验证设计和性能参数 指导进一步优化和改进
● 03
第3章 无人机的性能分析
无人机的性能参 数
无人机的性能参数是指最大飞行速度、最大升 限、续航时间等指标。这些参数直接影响无人 机的飞行范围和任务执行能力。设计师需要根 据具体任务需求和性能参数来选择合适的无人 机型号。
无人机的飞行性能分析
速度范围 飞行状态下的速度范围
机动性 飞行器的机动性能
阻力系数 影响飞机的空气阻力
无人机的空气动 力学特性
无人机的空气动力学特性是指其在飞行中受到 的空气动力学力学影响。升力系数、阻力系数 和侧滑角是关键参数，影响着无人机的飞行性 能和操控能力。设计师需要在考虑这些特性的 基础上，优化无人机的设计，以实现更稳定、 高效的飞行。
无人机的稳定性分析
稳定性评估 评估无人机在不同飞行状态下的 稳定性 重点关注飞行中的操控性能
未来的发展前景

第三章-固定翼无人机空气动力学一

第三章-固定翼无人机空气动力学一

梯形比λ：尖削比是指翼稍弦长
பைடு நூலகம்
D
与翼根弦长之比， λ = c1/ c’0 。
b
固定翼无人机机翼及其气动性能
• 机翼的其他主要装置
1副翼 安装在机翼翼梢后缘外侧的可动翼面，用于控 制飞机的滚转。 2.襟翼
安装在机翼后缘内侧的可动翼面，用于 增大机翼的升力。
3.扰流板
又称减速板，用于降低速度的装置，分 为飞行和地面两种扰流板。
3.1 固定翼无人机气动结构的组成和布局 3.2 固定翼无人机机翼及其气动特性 3.3 改善固定翼无人机机翼气动性能的方法 3.4 固定翼无人机的飞行阻力
固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动结构组成
1.机翼 机翼是飞机最主要的部件之一，其主要功用是 产生升力。同时机翼内部可以用来装置油箱和 设备等；在机翼上还安装有改善起降性能的增 升装置和用于飞机侧向操纵的副翼；很多飞机 的起落架和动力装置也固定在机翼上。 2.机身 机身的主要功能是装载货物和各种设备，同时 是连接机翼尾翼发动机等设备的连接装置。
• 固定翼无人机的气动布局类型
4.三翼面布局 在常规布局上增加一对鸭翼。 5.飞翼布局 飞翼布局没有水平和垂直尾翼。
固定翼无人机机翼及其气动性能
翼展长b：表征机翼邹游翼稍之间最大的横向距离。
• 固定翼无人机的机翼几何特性 外露根弦长c0和翼稍弦长c1 前缘后掠角Λ0：机翼前缘线同垂直于翼根 对称面的直线之间的夹角。
固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动布局类型
1常规布局 水平尾翼和垂直尾翼放在机翼后面的布局。 2.无尾翼布局
通常无尾翼布局指无水平尾翼，副翼兼 顾平尾的功用。
3.鸭式布局

固定翼无人机技术-翼型的空气动力特性


分离特性——后缘分离
前驻点在下表面距前缘点很近处，从而前缘外形成较大的正压力。在后缘处，上 下表面两股气流平滑汇合沿中弧线切线方向向下后方流去，并逐渐转折回来流方向
翼型压力中心与焦点
翼型上有两个重要的气动特性点：一个是压力中心（Pressure center，cp），简 称压心；另一个是焦点，也称空气动力中心（aerodynamic center）或气动中心，是 升力增量的作用点。
mz
mz0
mCL z
CL
阻力特性
作用在翼型上的空气动力在V∞方向上的分量称为翼型阻力，简称型阻CD pr。从
物理实质上可以将黏性阻力分为摩擦阻力CD f和压差阻力CD p（与边界层分离有关）
：
CD pr CD f CD p
当迎角不大时，摩擦阻力是型阻的主要成分。通常在设计升力系数CL d下（此时 迎角不大）对应，阻力系数最小，称为最小阻力系数CD min，它可由相当平板的摩擦
在描述飞机空气动力学特性时，经常使用无量纲的空气动力系数，翼型无量纲的 空气动力系数定义如下（分母中的“1”是单位展长）。
升力系数： 阻力系数： 力矩系数：
CL
1 2
L V2c 1
CD
1 2
D V2c 1
mz
1 2
Mz V2c2
1
升力的产生
空气流到机翼前缘，分为上下两段，分别沿机翼上下表面流过。由于机翼有一定 正迎角，上表面又比较凸出（弯度＞0），所以，机翼上表面的流线弯曲很大，流管变 细，流速加快，压力减小；下表面的流管变粗，流速减慢，压力增大。
空间和刚度
除了气动方面的考虑，还要考虑减轻 结构重量。对于小飞机来说，翼型相 对厚度较大带来结构高度增加的同时 ，对加工制造也会带来很大的便利。

无人机空气动力学-激波、波阻和膨胀波

激波、波阻和膨胀波
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
1）激波和波阻 飞机静止时，飞机发出的小扰动会以扰动源为中心， 以同心圆形的波面向四周传播。 飞机以小于音速的速度向前飞行时，扰动在飞机前进 的方向分布较密，反方方向分布较疏。
v0
(a)
2c 3c 4c
o
vc
4c 3c 2c
o
(b)
激波特点： 1.速度下降，温度、压
力、和密度上升。 2.激波的强度越大，传
播的速度越快。
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
1）激波和波阻
激波角：激波与气流方向之间的夹角 。 激波分类：正激波、斜激波。
因正激波波面正对着气流，所以正激波波阻大于斜激波。
超音速气流通过正激波后，转化为亚音速气流；通过斜 激波后，可能减速为亚音速气流，也可能仍为超音速气流。
(d)
2
3
4
B
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
1）激波和速时，通过飞机机头做各扰动波波 面的切线，切线形成的圆锥体。
激波：气流以超音速流过带有内折 角物体表面时，受到强烈压缩而形 成的强扰动波。
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
1）激波和波阻
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
1）激波和波阻
激波形状影响因素：
飞行马赫数和飞机的外形 。
2.5 高速空气动力特性
3.激波、波阻和膨胀波
2）膨胀波 膨胀波：由于物面外折角对超音速气流的扰动，引起气 流膨胀加速的扇形波。 结论：超音速气流是通过激波压缩减速，通过膨胀波膨胀 加速。
2 4
2.5v 高0 速空2c气3c 4c动力特性 v c

空气动力学与飞行原理课件：无人直升机基本飞行原理


和最小下滑角。
6
第二节
学
习 大
二、
无人直升机操纵及控制原理
纲
7
贰 无人直升机操纵及控制原理
直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。姿态 运动指绕无人机机体轴的三个角运动，轨迹运动 指无人直升机质心在空间中的运动轨迹。无人直 升机操纵就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动 。 飞行控制系统是一个根据测量元件测量当前直 升机的飞行姿态和运动轨迹，反馈给中央处理器， 根据目标航线运动和当前测量值差别，由一套控制 算法，控制执行机构，进行姿态控制，使无人直升 机按照当前预定轨迹运动。
图3.16 自动倾斜器示意图
12
贰 无人直升机操纵及控制原理
需要说明的是，虽然桨盘平面的倾斜相对桨叶的桨距变化 有90度的滞后，但是自动倾斜器的倾转方向与桨盘平面的 倾转方向是大体相同的。主需要说明的是，虽然桨盘平面 的倾斜相需对要桨说叶明的的桨是，距虽变然化桨有盘9平0度面的的倾滞斜后相，对但桨是叶自的动桨倾斜 器的距倾变转化方有向90与度桨的盘滞平后，面但的是倾自转动方倾向斜是器大的倾体转相方同向的与。主要 为了桨习盘惯平一面致的，倾在转实方向际是控大制体桨相叶同的的时。候主要，为旋了转习环惯的一方致位，角 会超在前实90际度控控制制桨桨叶的叶时来候克，服旋桨转盘环平的面方位的角滞会后超。前但90在度实际设 计周期变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平 面的控滞制后桨角叶有来时克会服小桨盘于平90面度的，滞需后要。对但在不实旋际转设环计的周操期纵变相位 进行距调机整构使的操时纵候杆由于前挥推舞时铰，外桨伸盘量平的面不同也，是桨前盘倾平。面要的为滞了习 惯一后致角，有在时实会际小控于9制0桨度，叶需的要时对候不，旋旋转转环环的操的纵方相位位角进会超前 90度行控调制整桨使叶操来纵克杆前服推桨时盘，平桨面盘的平滞面后也是。前但倾在。实际设计周期 变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平面的滞 后角有时会小于90度，需要对不旋转环的操纵相位进行调

无人机培训大纲(固定翼;多旋翼;农业植保)

民用无人驾驶航空器系统驾驶员训练大纲编希H : XXX有限公司批准人：ff编制时间：__________ 年_______ 月日总经理声明依据中国民用航空局一般运行和飞行规则》（CCAR-91R2）、〈民用航空器驾驶员和地面教员合格审定规则》（CCAR-61R4）、〈民用无人机驾驶员管理规定》AC-61-FS-2016-20R1 ）及轻小无人机运行规定（试行）（AC-91-FS-2015-31 ）》等有关规章的要求，为规范无人驾驶航空器系统（以下简称无人机）驾驶员和机长的训练工作，XXX有限公司（以下简称：广州赛皓达”）组织有关人员编写了〈民用无人驾驶航空器系统驾驶员训练大纲》（以下简称训练大纲）。

该大纲由无人机理论及实践飞行训练大纲两部分组成。

训练大纲中明确规定了取得无人机驾驶员合格证和机长合格证的训练内容、课时和有关标准，是必须完成的最低标准。

实施时必须严格执行，不得随意删改，如需更改，需经总经理批准。

同时，在训练过程中，按照广州赛皓达”有关管理程序实施监督检查，使学员经过训练达到训练大纲所规定的标准。

该训练大纲将根据需要，适时进行修订，具体修订工作由广州赛皓达”的安技部负责。

总经理承诺将认真执行训练大纲内容，科学安排，循序渐进，严格标准，确保训练安全和质量。

总经理：年月日大纲改版更新记录1.内。

如发现缺少修订的新版，请速与公司部门联系。

2.各部门收到新版后的一个星期内完成相关所有手册的更新目录第一章概述 (5)第二章地面理论训练大纲（驾驶员/机长适用） (7)第一节民航法规与空中交通管制（8课时）.......................... 8...第二节无人机概述与系统组成（4课时）............................. 9…第三节空气动力学基础与飞行原理（4课时）......................... 1.0…第四节结构与性能（6课时） ...................................................................... 1.1.. ..第五节通信链路与任务规划（机长适用4课时）........................ 12..第六节航空气象与飞行环境（8课时）............................... 13.…第七节无人机系统特性与操纵技术（4课时）1.4...第八节无人机飞行手册及其他文档（4课时）1.5...第九节植保无人机运行及安全（V级别植保等级适用）（12课时） (16)第三章实践飞行训练大纲 (17)第一节模拟飞行（10/12课时） ...................................................................... 1.9.. .第二节无人机拆装、维护、维修和保养（4/4课时）..................... 20.第三节地面站设置与飞行前准备（机长适用）（2/8课时） (21)第四节起飞与降落训练（8/10课时） ...................................................................... 22... .第五节本场带飞（5/5课时）........................................ 23...第六节本场单飞（5/5课时）........................................ 25...第七节紧急情况下的操纵和指挥（10/12课时） ...................................................................... 2.6.. .第八节考核和结业（2/4课时）...................................... 27...第九节植保无人机运行（适用于V级别植保等级）（16课时） (28)第一章概述1.1训练目的本大纲包括地面理论和实践飞行训练大纲两个部分，内容涵盖法规对无人机驾驶员航空知识和飞行技能及经历的全部要求。

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固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动结构组成
3.尾翼 包括垂直尾翼和水平尾翼，及水平和垂直方向 的操纵面。 4.起落装置 起落架是供飞机在起降滑跑、地面滑行、停放 和移动时支持飞机重量、承受相应载荷、吸收 和消耗着陆时的撞击能量的装置。 5.动力装置 动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前 进，其次还可以为其他电子设备供电。
毛翼根弦长c’0：沿前缘与后缘线作延长线与 机身中心线相交时所得长度。
几何平均弦长cG ：cG=(c0+c1)/2
Λ0
外露机翼面积Sw1 ：Sw1 = cG(b-D)
c’0
c0
c1 毛机翼平均几何弦长c’G ：
c’G=(c’0+c1)/2
毛机翼平面面积S ：S = c’G b
展弦比A：机翼展长与平均几何 弦长之比，A = b /c’G=b2/S。
无人机空气动力学与飞行 原理
第3章 固定翼无人机空气动力学
3.1 固定翼无人机气动结构的组成和布局 3.2 固定翼无人机机翼及其气动特性 3.3 改善固定翼无人机机翼气动性能的方法 3.4 固定翼无人机的飞行阻力
固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动结构组成
1.机翼 机翼是飞机最主要的部件之一，其主要功用是 产生升力。同时机翼内部可以用来装置油箱和 设备等；在机翼上还安装有改善起降性能的增 升装置和用于飞机侧向操纵的副翼；很多飞机 的起落架和动力装置也固定在机翼上。 2.机身 机身的主要功能是装载货物和各种设备，同时 是连接机翼尾翼发动机等设备的连接装置。
• 固定翼无人机的气动布局类型
4.三翼面布局 在常规布局上增加一对鸭翼。 5.飞翼布局 飞翼布局没有水平和垂直尾翼。
固定翼无人机机翼及其气动性能
翼展长b：表征机翼邹游翼稍之间最大的横向距离。
• 固定翼无人机的机翼几何特性 外露根弦长c0和翼稍弦长c1 前缘后掠角Λ0：机翼前缘线同垂直于翼根 对称面的直线之间的夹角。
固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动布局类型
1常规布局 水平尾翼和垂直尾翼放在机翼后面的布局。 2.无尾翼布局
通常无尾翼布局指无水平尾翼，副翼兼 顾平尾的功用。
3.鸭式布局
鸭式飞机将水平尾翼移到机翼之前，并改 称鸭翼。这种布局起到了增加升力的作用。

固定翼无人机气动结构的组成和布局
梯形比λ：尖削比是指翼稍弦长
D
与翼根弦长之比， λ = c1/ c’0 。
b
固定翼无人机机翼及其气动性能
• 机翼的其他主要装置
1副翼 安装在机翼翼梢后缘外侧的可动翼面，用于控 制飞机的滚转。 2.襟翼
安装在机翼后缘内侧的可动翼面，用于 增大机翼的升力。
3.扰流板
又称减速板，用于降低速度的装置，分 为飞行和地面两种扰流板。