第2章 飞行环境及飞行原理2016
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(5) 空气密度随高度变化的计算公式。
此外,还有粘性系数、分子碰撞频率、分子量等。
根据这些公式计算出来的数据排列成表即为国际标准大气。
流体的基本规律(1.5学时,70 min.)基于相对性原理建立简化研究工作(例如:机在空中等速平飞时,可认为飞机是静止的,周围的空气相对其运动;风洞试验时,模型固定不动,让气流吹过)限制:等速直线运动(不改变惯性坐标系)将空气看作连续介质。
空气分子的自由行程大约为6×10-6cm。
飞行器的外形尺寸远远大于空气分子的自由行程,故在研究飞行器和大气之间的相对运动时,空气分子之间的距离完全可以忽略不计,即把空气看成是连续的介质。
这就是空气动力学研究中常说的连续性假设。
随着海拔高度的增加,空气密度变小,空气分子的自由行程越来越大。
当飞行器在40km以下高度飞行时,可以认为是在稠密大气层内飞行,这时空气可看成连续的。
在120~150km高度上,空气分子的自由行程大约与飞行器的外形尺寸在同一个量级范围之内;在200km高度以上,气体分子的自由行程有好几千米。
在这种情况下,大气就不能看成是连续介质了。
大气的状态参数:密度ρ(kg/m3)、温度T(K)、压强p (Pa)。
状态方程:式中R ——气体常数,空气为287.05287 J/(kg·K)。
空气的物理性质:(i) 粘性空气自身相互粘滞或牵扯的特性。
本质上,粘性是流体内相邻两层间的内摩擦。
粘性主要是由于气体分子作不规则运动的结果。
和温度有关,温度高,空气分子的不规则运动加剧,空气的粘性大,反之就小(与液体相反)。
(ii) 压缩性在压力 (压强)的作用下或温度改变的情况下,空气改变自己的密度和体积的一种特性。
低速时(Ma<0.3),可以认为空气是不可压缩的。
音波与音速:音波--疏密波(压缩波、膨胀波相间)音波对流体来说是一种扰动,这种振动引起流体压强变化很微弱,是一种弱扰动。
音速(声速)--音波在流体中传播速度。
第二章- 飞行原理本章讨论飞行中支配作用于飞机上力的基本物理定律,以及这些自然定律和力对飞机性能特性的影响。
为了胜任的控制飞机,飞行员必须理解涉及的原理,学会利用和抵制这些自然力。
现代通用航空飞机可能有相当高的性能特性。
因此,飞行员充分领会和理解飞行艺术所依赖的原理是越来越必要的。
大气结构飞行所处的大气是环绕地球并贴近其表面的一层空气包层。
它是地球的相当重要的一个组成部分,就像海洋或者陆地一样。
然而,空气不同于陆地和水是因为它是多种气体的混合物。
它具有质量,也有重量,和不确定的形状。
空气象其他任何流体一样,由于分子内聚力的缺乏,当受到非常微小的压力时就会流动和改变它的形状。
例如,气体会充满任何装它的容器,膨胀和传播直到其外形达到容器的限制。
大气的组成是由78%的氮气,21%的氧气以及1%的其他气体,如氩气和氦气。
由于部分元素比其他的重,较重的气体如氧气有个天然的趋势,会占据地球的表面。
而较轻的气体会升到较高的区域。
这就解释了为什么大多数氧气包含在35000英尺高度以下。
因为空气有质量也有重量,它是一个物体,作为一个物体,科学定律会向其他物体一样对气体起作用。
气体驻留于地球表面之上,它有重量,在海平面上产生的平均压力为每平方英寸14.7磅,或者29.92英寸水银柱高度。
由于其浓度是有限的,在更高的高度上,那里的空气就更加稀薄。
由于这个原因,18000英尺高度的大气重量仅仅是海平面时的一半。
如图2-1大气压力尽管有多种压力,这里的讨论主要涉及大气压力。
它是天气变化的基本因素之一,帮助提升飞机,也驱动飞机里的某些重要飞行仪表。
这些仪表是高度仪,空速指示仪,和爬升率指示仪,和进气压力表。
虽然空气很轻,也受重力吸引的影响。
因此,和其他物质一样,由于有重量,就产生了力量。
由于它是流体物质,朝各个方向施加的力是相等的,它作用于空气中物体的效果就是压力。
在海平面的标准条件下,由于大气重量而施加于人体的平均压力大约14.7lb/in。