飞行力学第三章机动性

某型飞行器的飞行力学性能分析随着航空工业的不断发展，各种新型飞行器层出不穷。

其设计和研发过程中需要进行严密的飞行力学性能分析，以保证其空气动力学性能、机动性能及飞行稳定性。

本文将根据某型飞行器，进行飞行力学性能分析。

一、飞行器的主要构成部分某型飞行器主要由机翼、螺旋桨、机身、尾舵及控制系统等部分组成。

其中，机翼作为飞行器的主要升力构件，螺旋桨提供飞行器的推力，机身作为承载构件，尾舵及控制系统用于操纵飞行器。

二、飞行器气动力分析1.升力机翼是飞行器的主要升力构件，其升力主要来自于机翼下表面空气流动速度的加速。

升力与机翼的几何形状、攻角、气动面积以及来流速度等因素有关。

当飞行器飞行时，机翼下表面气流速度增加，从而实现机翼产生升力的目的。

2.阻力阻力是指飞行器所受空气阻力，主要包括风阻、涡阻、摩擦阻力等。

阻力与机翼的几何形状、来流速度、攻角以及表面光滑程度等因素有关。

为了减小飞行器的阻力，可以采用减小机身横截面积、优化机翼的形状等方法。

3.侧滑力侧滑力是指由于来流不稳定而引起的飞行器侧向运动的力，主要通过侧滑角进行计算。

当飞行器出现侧滑时，侧面产生了横向加速度，从而产生侧向气动力，进一步影响了飞行器的飞行方向。

三、机动性能分析飞行器的机动性能指其完成不同飞行任务过程中所需的能力，主要包括爬升、俯冲、滚转、俯仰等。

1.爬升能力爬升能力指飞行器在飞行时，垂直方向的速度变化能力。

其主要包括垂直爬升速度、爬升率以及最大可爬升高度等。

2.俯冲能力俯冲能力是指飞行器在垂直方向上的下降速度、下降率及最大可俯冲深度等。

3.滚转能力滚转能力是指飞行器进行侧滚动作时，所需的时间及相关的性能指标。

其主要与飞行器侧翼结构的参数、侧翼的攻角、机头高度等因素有关。

4.俯仰能力俯仰能力是指飞行器进行俯仰动作时，所需的时间及相关的性能指标。

飞行器的攻角变化率、机头高度、侧翼结构等对其俯仰能力均有影响。

四、飞行稳定性分析飞行稳定性是指飞行器在飞行过程中保持稳定的能力，主要包括方向稳定性、纵向稳定性和横向稳定性。

第三章- 飞行空气动力学飞行空气动力学介绍作用于飞机上的力的相互关系和由相关力产生的效应。

作用于飞机的力至少在某些方面，飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力，阻力，升力和重力的飞行控制能力。

飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。

对这些力和控制他们的方法的理解越好，飞行员执行时的技能就更好。

下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力。

推力是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。

它和阻力相反。

作为一个通用规则，纵轴上的力是成对作用的。

然而在后面的解释中也不总是这样的情况。

阻力是向后的阻力，由机翼和机身以及其他突出的部分对气流的破坏而产生。

阻力和推力相反，和气流相对机身的方向并行。

重力由机身自己的负荷，乘客，燃油，以及货物或者行礼组成。

由于地球引力导致重量向下压飞机。

和升力相反，它垂直向下地作用于飞机的重心位置。

升力和向下的重力相反，它由作用于机翼的气流动力学效果产生。

它垂直向上的作用于机翼的升力中心。

在稳定的飞行中，这些相反作用的力的总和等于零。

在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律)。

无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。

也不等于说四个力总是相等的。

这仅仅是说成对的反作用力大小相等，因此各自抵消对方的效果。

这点经常被忽视，而导致四个力之间的关系经常被错误的解释或阐明。

例如，考虑下一页的图3－1。

在上一幅图中的推力，阻力，升力和重力四个力矢量大小相等。

象下一幅图显示的通常解释说明(不保证推力和阻力就不等于重力和升力)推力等于阻力，升力等于重力。

必须理解这个基本正确的表述，否则可能误解。

一定要明白在直线的，水平的，非加速飞行状态中，相反作用的升力和重力是相等的，但是它们也大于相反作用的推力和阻力。

简而言之，非加速的飞行状态下是推力和阻力大小相等，而不是说推力和阻力的大小和升力重力相等，基本上重力比推力更大。

必须强调的是，这是在稳定飞行中的力平衡关系。

总结如下：向上力的总和等于向下力的总和向前力的总和等于向后力的总和对旧的“推力等于阻力，升力等于重力”公式的提炼考虑了这样的事实，在爬升中，推力的一部分方向向上，表现为升力，重力的一部分方向向后，表现为阻力。

《飞行动力学》掌握知识点第一章掌握知识点如下：1）现代飞机提高最大升力系数采取的措施包括边条翼气动布局或近耦鸭式布局。

2）飞行器阻力可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力和激波阻力等。

3）试描述涡喷发动机的三种特性：转速（油门）特性，速度特性，高度特性并绘出变化曲线。

（P7）答：涡轮喷气发动机的性能指标推力T和耗油率f C等均随飞行状态、发动机工作状态而改变。

下面要简单介绍这些变化规律，即发动机的特性曲线，以供研究飞行性能时使用。

1）转速（油门特性）在给定调节规律下，高度和转速一定时，发动机推力和耗油率随转速的变化关系，称为转速特性。

图1.10为某涡轮喷气发动机T和f C随转速n的变化曲线。

由于一定转速对应一定油门位置，故转速特性又称油门特性或节流特性。

2）速度特性在给定调节规律下，高度和转速一定时，发动机推力和耗油率随飞行速度或Ma的变化关系，称为速度特性。

图1.11为某涡轮喷气发动机T和f C随Ma变化曲线。

3）高度特性在发动机转速和飞行速度一定时，发动机推力和耗油率随飞行高度的变化关系，称为高度特性。

图1.12为某涡轮喷气发动机的T和f C随H的变化曲线。

第二章掌握知识点如下：1）飞机飞行性能包括平飞性能、上升性能、续航性能和起落性能。

2）飞机定直平飞的最小速度受到哪些因素的限制？（P40）答：最小平飞速度m in V 是指飞机在某一高度上能作定直平飞的最小速度。

1）受最大升力系数m ax L C 限制的理想最小平飞速度S C W V L ρmax min 2=；2）受允许升力系数a L C .限制的最小允许使用平飞速度S C W V a L a ρ.2=；3）受抖动升力系数sh L C .限制的抖动最小平飞速度SC W V sh L sh ρ.2=； 4）受最大平尾偏角m ax .δL C 限制的最小平飞速度SC W V L ρδδmax max .min 2)(=；5）发动机可用推力a T 。

一、填空1.最小平飞速度是指在一定高度上飞机能作定直平飞的最小速度，最小平飞速度受到以下因素的限制：允许使用升力系数、平尾极限偏角对应的最大升力系数、可用推力。

2.飞行速度矢量的铅垂分量称为飞机的上升率，快升速度是与最大上升率对应的航迹速度。

3.飞机的静升限是指飞机能作定直平飞的最大高度，动升限是指飞机通过跃升将尽可能多的动能转化为位能所能达到的最大高度。

4.飞机飞行一小时发动机所消耗的燃油质量，称为小时耗油量；5.飞机相对地面飞行一公里发动机所消耗的燃油质量，称为公里耗油量；6.飞机发动机每小时内产生一牛顿推力所消耗的燃油质量，称为耗油率。

7.飞机的机动性是指飞机改变飞行速度、高度、以及飞行方向的能力。

8.飞机进行正常盘旋要考虑三个主要限制因素，分别是飞机结构强度或人的生理条件的限制，飞机迎角及平尾偏角的限制，以及满油门时发动机可用推力的限制。

9.飞机的起飞着陆性能包括起飞距离、起飞时间、离地速度、着陆距离、着陆时间、接地速度。

二、计算1.某飞机重量G=51000N, 在某高度以速度V=800km/h 飞行。

若此时发动机推力为P=20000N, 升阻比K=6。

求飞机进行下列运动时的有关参数：1)等速上升角; 2)平飞加速度; 3)若收油门使飞机在该高度和速度下定直平飞，此时耗油率q N=0.11kg/(N.h), 发动机效率系数η=0.98，求千米耗油量。

1）1sin0.2255=13.0323o P P X PG G G Kθθ∆-===-=⇒2）G dVP Xg dtGXK=-=, 22.2098/dVm sdt=3)5100085006GP X NK====1.1688/Nk q Pq kg km V==2. 某质量m=6500kg 的战斗机，其机翼面积S=23m 2。

当H=8000m ，M=0.8时，问该飞机能否完成n y =4的正常盘旋？若能则求其盘旋半径，若不能，求其能作正常盘旋的最小盘旋半径。