第三章 飞机的飞行原理

• 为了描述大气状态的变化，引入了气温、 气压、湿度、能见度和风、云等基本气象 要素。
• 1.气温的概念
• 气温是指空气的冷暖程度。空气冷热程度 的实质是空气分子平均动能大小的表现。 当空气获得热量时，它的分子平均动能增 加，气温也就升高;反之则为减小，气温随 之降低。所以，气温的高低，反映了空气 分子平均动能的大小。
绝对湿度:单位体积中所含水汽的质量。 又称水汽密度。
水汽压:潮湿空气中水汽的分压。它是气 压的一部分。在温度一定的情况下，单位 体积空气中能容纳的水汽量有一定的限度 如果水汽含量达到了这个限度，就是饱和 空气。此时的水汽压叫饱和水汽压。
比湿:湿空气中水汽质量和潮湿空气质量之比。 即在1000克湿空气中含有多少克水汽。
系式为:
• 在理论计算中，常使用绝对温度的概念。 当空气分子停止不规则的热运动时，即分 子的运动速度为零时，我们把此时的温度 作为绝对温度的零度。绝对温度用开氏度 (K)表示，绝对温度的行性能，
• 例如当气温升高时，则大气密度必然会减 小，空气的压缩性差，使发动机的推力减 小;当气温降低时，空气密度加大，自然发 动机功率也加大，平飞最大速度也增加。 经过试验，气温由+30℃下降到-30°C，发 动机功率可以相差45 %。
相对温度:为空气中的实际水汽压与同温度的 饱和水汽压的百分比。
露点温度:当空气中水汽含量不变且气压一定 时，气温降低到使空气达到饱和时的温度称为露 点温度，简称露点。
上述数据就是分析天气形势的重要参数，在 这些参数中，核心是水汽。水汽由地球表面蒸发 而来;水汽进人大气后，在一定条件下，会凝结产 生云、雾、雨、雪等天气现象，从而影响着飞机 的飞行。
飞 机 着 陆 遇 侧 风
云是空中水气的凝结物。云的不同形状和变化，既能反映 当时大气运动的状态，又能预示未来的天气变化，有经验的 飞行人员把云称为“空中地形”和“空中的路标”。云对飞 行的影响有以下几点：

3、激波按照飞行M数分为头部激波和局部 激波 当M>1时，在物体的头部肯定会产生一层 被压缩的空气层，即头部激波，也就是前面所 介绍的内容； 当M<1时，在物体最凸的地方（也叫最低 压力点处），可能会出现局部超音速区，在这 个局部超音速区的后缘会出现局部激波，也是 一段小的正激波。
（三）、临界速度和临界M数

2、扰动源速度小于音速(v< a ，上图b) 扰动源本身以速度v向左移动，假想每隔一秒 发出一次扰动信号，那么扰动源总是落后在扰动波 的后面。例如当扰动源从O点经过三秒钟到B点时， 它所经过的距离是3v，而它在O点所造成的扰动波， 经过三秒钟经过了3 a的距离，到达A点。由于扰动 源的运动速度小于音速， v＜a，所以扰动波跑在扰 动源前面。可见，一个运动速度低于音速的扰动源 总是落在它造成的扰动彼的后面，当扰动源一路前 进，所遇到的都是被它扰动过的空气。因此扰动源 不会和前面的空气相碰。扰动源经过足够长的时间 将传向整个空间结构。
（二）、激波的分类


1、激波按照波面分，可分为正激波和斜 激波两类 1）波面与气流方向垂直的激波叫正激波。 气流经过正激波，压力、密度和温度都突然升 高，流速由超音速降为亚音速，但气流方向不 变，在同一M数下，正激波是最强的激波。 2）薄面沿气流方向倾斜的激波叫斜激波。 空气通过斜激波，压力、密度、温度也要突然 升高，但不象通过正激波那样强烈，流速降低， 可能降为亚音速，也可能仍为超音速，气流通 过斜激波后，气流方向要向外转折。

3)音速的快慢，取决于高度的变化 音速既然取决于空气温度，而空气温度 又随飞行高度不同而不同，所以音速也就随 飞机的飞行高度不同而不同。 一般在10～11公里以下区域(即在对流层 内)，高度每升高250米，音递减少1米／秒， 在海平面，气温15℃时，测得音速为341米／ 秒，而在11公里高度，音速即下降为295米／ 秒。

是航天器的主要飞行环境， 飞行原理：借助惯性离心力 来平衡地球引力，前行阻力 极小，借助惯性向前运动
国际标准大气
目的
国际规定
为了准确描述飞行器的飞行性能，就必须建立一个统一的标准，即标准大气。
➢ 大气被看成完全气体，服从气体状态方程； ➢ 以海平面的高度为零。且在海平面上，大气的标准状态为： • 气温T=15℃ • 压强p=1个标准大气压（即p=10330kg/㎡） • 密度ρ=1.2250kg/m³ • 音速a=341m/s
无人机空气动力学基础
前缘缝翼是安装在机翼前缘的一段或几段狭长的小翼面，当前缘缝翼打开时， 它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙，下翼面的高压气流通过缝隙加速流向上翼 面，增大上翼面附面层气流速度，消除了分离旋涡，延缓气流分离，避免大迎角 下失速，升力系数得以提高。所以前缘缝翼一般在大迎角，特别是接近或超过基 本机翼临界迎角时才使用。
无人机空气动力学基础 ➢ 流动气体基本规律：伯努利定律
质量守恒定律：质量不会自生也不会自灭。
流体的质量流量：单位时间流过横截面面积S的流体质量。
q=ρsv
无人机空气动力学基础
伯努利定律础
小实验
无人机空气动力学基础
伯努利定律础
香蕉球
无人机空气动力学基础
足球里的“香蕉球”以及一些其他球类运动的弧线球，这也是伯努 利现场造成的流体压强差而导致的。
➢ 迎角：翼弦与相对气流速度v 之间的夹角，也称为飞机的 攻角，通常以α表示。
无人机空气动力学基础
➢ 升力的产生
通常，机翼翼型的上表面凸起较多而下表面比较平直，再加上有一定的 迎角。这样，从前缘到后缘，上翼面的气流流速就比下翼面的流速快；上翼 面的静压也就比下翼面的静压低，上下翼面间形成压力差，此静压差称为作 用在机翼上的空气动力。

（1）飞机结冰增加机体重量；
（2）机翼机尾结成冰壳，损坏其流线外形；
（3）喷射发动机进口结冰，发动机丧失发动能力；
（4）天线结冰，致使无线电精选雷课件达ppt信号失灵等。
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二、大气与飞行安全
乱流——飞机飞入对流性云区，如积云、积雨云、层积云， 由于空气发生上下对流垂直运动，使机身起伏不定，会使乘 客感觉不舒服、晕机呕吐、颠伤，严重时导致飞机结构损坏， 造成飞机失事。
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一、大气的结构和气象要素
气压就是大气压强，度量气压的单位为帕斯卡，符号是 Pa。气压的大小和高度、温度、密度有关。一般情况下随 高度的升高而降低，依此规律可测量飞行高度。因而气压 也就成了重要的大气资料。
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一、大气的结构和气象要素
能见度是指正常视力者能看清目标轮廓的最大水平距离。对 飞行员来说，最重要的是跑道能见度（着陆能见度），它是指飞 机在下降着陆过程中飞行员能看清跑道近端的最远距离。影响能 见度的因素很多，主要的是受大气透明度(如云、雾、烟、沙尘 及水滴等直接影响着大气的透明状况因素)，夜间的灯光强度等。
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三、大气飞行环境
平流层位于对流层顶的上面，其顶界由地面伸展到35一 40公里。由于这一层受地球表面影响较小，所以气温基本上 保持不变，大约为-56.51℃，故又称同温层。平流层中，几 乎没有水蒸气，所以没有雪、雾、云等气象现象;且空气比较 稀薄，风向稳定，空气主要是水平流动。
飞行器的飞行的理想环境是平流层。
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一、大气的结构和气象要素
降水是云雾中的水滴或冰晶降到地面的现象。降水通常 指雨、雪、冰、雹等。
降水对飞行的影响: 1．降水使能见度减小。 2．过冷雨滴会造成飞机结冰。 3．降水影响了跑道的正常使用。