第三章飛行原理與飛行性能裴娟課件

第三章飛行原理與飛行性能主講人：裴娟Flightprincipleandflightperformance飛行中的主要受力第二節(jié)1.連續(xù)性定理流管：某一瞬時t在流場中畫一封閉曲線，經(jīng)過曲線的每一點作流線，由這些流線組成的表面稱流管。1.連續(xù)性定理對于不可壓管流,截面小流速大,截面大流速??；而對于可壓縮管流，情況要復(fù)雜得多。A1V2A22.伯努利定理描述流體在流動過程中壓力和流速的關(guān)系。大氣靜止時，流體各個截面的大氣壓強相同。大氣平穩(wěn)、連續(xù)流動時，流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大。氣體流動過程中，可以通過改變管道截面積獲得不同的壓強。1.飛機飛行過程簡要受力分析重力W推力T升力L阻力D飛機飛行的基本條件

L≥WLW推進系統(tǒng)(發(fā)動機):主要功能是產(chǎn)生推力，使飛機獲得足夠大的速度。2.相對氣流空氣相對于飛機的運動，與飛行速度方向相反。相對氣流速度相同，產(chǎn)生的空氣動力就相同。3.翼剖面形狀（翼型）翼型是指飛機機翼具有獨特的剖面，其橫斷面（橫向剖面）的形狀稱為翼型。4.迎角迎角—定義為氣流速度矢量與翼弦之間的夾角，當氣流吹向下翼面時為正，如圖所示。5.升力的產(chǎn)生原理：機翼上下表面的壓力差ps2>ps1增加升力增加機翼上、下表面壓力差：主要有兩條途徑:——增大上緣（上弧線）

曲率；——飛機以一定的迎角飛行。升力壓力中心(centerofpressure)機翼空氣動力(升力)的作用點，即空氣動力(升力)作用線和翼弦的交點，叫作用線和翼弦的交點，叫壓力中心(centerofpressure)機翼各部位升力的大小是不同的，要想了解機翼各個部位升力的大小，就需知道機翼表面壓力分布的情形。將機翼上各點靜壓與大氣壓進行比較，凡是比大氣壓力低的叫吸力（負壓力），凡是比大氣壓力高的叫壓力（正壓力）。機翼表面各點的吸力和正壓力都可用向量表示。向量的長短表示吸力或正壓力的大小。向量的方向同機翼表面垂直，箭頭方向朝外，表示吸力；箭頭指向機翼表面，表示正壓力。將各個向量的外端用平滑的曲線連接起來，就得到了矢量表示的機翼壓力分布圖。壓力最低（即吸力最大）的一點，叫最低壓力點。在前緣附近，流速為零，壓力最高的一點，叫駐點。機翼升力的產(chǎn)生主要是靠上表面吸力的作用，一般占總升力的60%到80%左右。而下表面的正壓力所形成的升力只占總升力的20%到40%左右。如果下表面的壓力低于大氣壓力產(chǎn)生向下的吸力，則機翼總升力就等于上表面吸力減去下表面的吸力。平飛時機翼壓力分布示意圖正壓區(qū)負壓區(qū)V∞V失速如果機翼的迎角大到了一定程度，會發(fā)生附面層分離，同時受外層氣流的帶動，向后下方流動，最后就會卷成一個封閉的渦流，叫做分離渦。隨著機翼迎角增大，升力增大。當迎角繼續(xù)增大，大于某一值時，機翼上表面的氣流發(fā)生分離，形成渦流。隨著渦流的擴大，機翼上表面的吸力減小，升力突然降低，而阻力迅速增大，稱為失速。升力最大的迎角稱為臨界迎角，又稱為失速迎角。失速之后的機翼氣動效率極低，已經(jīng)不能夠產(chǎn)生足夠的有效升力。所以對現(xiàn)在的飛機，都要求在臨界迎角以下一定范圍內(nèi)飛行，不允許靠近更不允許超過，以避免發(fā)生尾旋等危險。阻力一般按照產(chǎn)生的原因或性質(zhì)分為摩擦阻力、激波阻力、壓差阻力、誘導(dǎo)阻力、干擾阻力等?？傋枇?摩擦阻力+壓差阻力+誘導(dǎo)阻力+干擾阻力+配平阻力飛機的阻力是平行于來流的空氣動力分量，它產(chǎn)生的原因較升力復(fù)雜的多。要減小摩擦阻力，設(shè)計時應(yīng)盡可能縮小飛機與空氣相接觸的表面積。制造過程中應(yīng)將飛機表面做得很光滑，有的高速飛機甚至將表面打磨光。維護使用中，保持好飛機表面光潔。如上飛機，要求穿軟底鞋，鋪好腳踏布等。飛機要定期清洗。停放時加蓋蒙布，以防風沙雨雪侵蝕。1.摩擦阻力對于阻力：飛機相對氣流的速度越大，機翼等部件的前、后氣流壓差越大，因此壓差阻力越大。2.壓差阻力在后緣,氣流形成渦流區(qū),空氣旋轉(zhuǎn)、摩擦導(dǎo)致動能損失、壓強減小p后。在前緣,氣流受阻,流速變慢,壓強增大p前。要減小壓差阻力，應(yīng)盡可能將暴露在空氣中的各個部件或另件做成流線形的外形，并減小迎風面積。對不能收起的起落架和活塞式發(fā)動機都應(yīng)加整流罩。圓柱的流線譜斜立平板的流線譜機翼界面的流線譜要減小壓差阻力，維護使用中，要保持好飛機的外形，不要碰傷飛機表面，各種艙的口蓋應(yīng)蓋好，同時保持好飛機的密封性。3.誘導(dǎo)阻力在機翼的兩端，機翼下表面壓力大的氣流繞過翼尖，向機翼上表面的低壓區(qū)流動，于是在翼端形成一般渦流。氣流由下表面的高壓區(qū)流向上表面的低壓區(qū)如圖所示。它改變了翼端附近流經(jīng)機翼的氣流方向，引起了附加的阻力。因為它是升力誘導(dǎo)出來的，所以叫做誘導(dǎo)阻力。要減小誘導(dǎo)阻力，低速飛機可增大展弦比；把機翼形狀做成梯形或橢圓形，這兩種形狀機翼的誘導(dǎo)阻力比矩形機翼的誘導(dǎo)阻力小。4.干擾阻力飛機各部分之間由于氣流相互干擾而產(chǎn)生的一種額外阻力。飛機的各個部件,如機翼,機身,尾翼等,單獨放在氣流中所產(chǎn)生的阻力的總和并不等于、而是往往小于把它們組成一個整體時所產(chǎn)生的阻力。要減小干擾阻力，設(shè)計時要妥善安排飛機各部件的相對位置，同時在各部件連接處安裝整流包皮。采取上面一些措施，對減小飛機的阻力，提高飛機的飛行性能是有利的。但這只是問題的一個方面。在某些情況下，阻力對飛機的飛行不但無害而且還是必須的。如飛機著陸時，為增大飛機阻力，使飛機減速快，從而縮短著陸滑跑距離，必須打開減速板，使用剎車；噴氣發(fā)動機產(chǎn)生反推力來增大飛機的阻力，達到減速的目的。影響飛機升力、阻力的因素

空氣密度ρ相對氣流速度機翼的翼型與平面形狀機翼迎角飛機表面質(zhì)量襟翼和前緣翼縫是否張開1.空氣密度ρ的影響當飛機的飛行速度不變時，隨著高度升高，空氣密度減小，升力和阻力也就會減小。

2.速度V的影響飛機相對氣流的速度越大，受到的升力和阻力就越大，實驗證明：升力和阻力與速度的平方成正比。對于升力：根據(jù)柏努利定理，飛機相對氣流的速度越大，機翼上、下表面的相對氣流速度差越大，因此機翼上、下表面的靜壓差也越大，故升力就越大。對于阻力：飛機相對氣流的速度越大，機翼等部

件的前、后氣流壓差越大，因此壓差阻力越大。在后緣,氣流形成渦流區(qū),空氣旋轉(zhuǎn)、摩擦導(dǎo)致動能損失、壓強減小p后。在前緣,氣流受阻,流速變慢,壓強增大p前。3.飛機表面質(zhì)量的影響飛機的表面越光滑，摩擦阻力越小；表面越粗糙，摩擦阻力則越大。飛機表面光滑與否對摩擦阻力影響很大。飛機表面越粗糙，附面層越厚，粘性摩擦加劇，摩擦阻力越大。因此保持好飛機表面光滑，就能減小飛機阻力。4.機翼的影響面積、翼型與平面形狀。機翼面積：作為飛機產(chǎn)生升力的主要部件，機翼面積與升力和阻力的大小成正比。

5.襟翼和前緣縫翼的影響放下襟翼和前緣縫翼張開,，會改變機翼的切面形狀，從而會改變機翼的升力和阻力。

一般升力增加，同時阻力也增加。常用的后緣襟翼前緣縫翼增升原理示意圖6.機翼迎角的影響(1)在一定范圍內(nèi)（小于臨界迎角），機翼迎角增加，升力增大，阻力也隨之增大。因為隨著機翼迎角的增加,機翼后部的渦流區(qū)也不斷擴大，壓力減??；而機翼前部氣流壓力增大，前后壓力差(阻力)增大。機翼升力增加誘導(dǎo)阻力也隨之增加。(2)超過臨界臨界迎角后，再增大迎角，升力反而減小。阻力急劇增大。6.機翼迎角的影響6.機翼迎角的影響一般迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力增加越多；超過臨界迎角，阻力急劇增大。在小迎角（小于有利迎角）的情況下增加迎角時，由于機翼上表面渦流區(qū)的擴大一般很慢，故壓差阻力和誘導(dǎo)阻力增加都很少，這時機翼的阻力主要是摩擦阻力，因此整個機翼阻力隨迎角的增加緩慢地增加，且增加值不多。當迎角逐漸變大（大于有利迎角）以后，再增大迎角