航空航天技术概论结课报告

1、航空航天技术概论结课报告一、课程主要内容l.i飞行器飞行原理1.1.1气体流动基本规律1.1.1.1相对运动原理空气相对飞机的运动称为相对气流。相对气流的方向与飞机运动方向相反。只要相对气流速 度相同，产生的空气动力也就相等。将飞机的飞行转换为空气的流动，使空气动力问题的研 究得到简化。1. 1. 1.2流体流动的连续性定理可压缩流体沿管道流动的连续性方程p v, = p2v2a2 = =常数不可压缩流体沿管道流动的连续性方程 片£ = v2a2 =常数1. 1. 1.3伯努利定理管道卖殓伯努利定理是能量守恒定律在流体中的应用。伯努利定理描述了流体在流动过程中流体压强 和速度之间的流

2、动关系。1 .p + -pv- =pt =c1738年，瑞士场理学冢 馅努利看先推导出不同 刘面的管道内流体的流 速和静压的走量关糸：伯努利良理：流速越丸. 压强越小；流速越小压 强越丸！1. 1. 1.4气流的流动特点(1) 低速气流特点流动过程中近似认为不可压缩。管道收缩速度增大，静压减小。(2) 高速气流特点高速飞行中，气流速度变化引起空气密度发生变化，从而引起空气动力发生变化，必须考虑 空气的可压缩性。特别对于高速气流。空气可压缩性和空气密度和施加的空气压力有关。空气的密度和声速有关，施加于空气的压 力与在空气中运动的物体速度有关，速度越大，施加给空气的压力越大。超声速气流在变截 面管

3、道中流动情况和低速气流相反。收缩管道超声速气流减速、增压；扩张形管道使超声速 气流增速、减压。1.1.2飞机升力 1.1.2. 1机翼分类飞机机翼按速度可以分为：低速翼型、亚音速翼型、超音速翼型；按形状可以分为：圆头尖 尾型、尖头尖尾型、圆头钝尾型等。1. 1.2.2飞机升力的产生空气被机翼前缘分割后，向机翼上表面排开的空气会被机翼抬升，直至机翼上表面的最高点 以上的位置。由于机翼行经之处的空气已被分开，如该机翼路径的立体空间不能马上被空气 补充就会出现真空。因空气中存在大气压，所以，该空间会有空气被大气压压迫而填充。但 由于空气的静止惯性而导致空气不能立即且与飞机同速地补充，所以，会导致该空

4、间的气压 有所降低，从而使该排空区的机翼受到大气压向排空区压迫而产生的压力。该压力作用在机 翼飞行方向的机翼投影血积的力是机翼阻力。该压力作用在与机翼重力方向相反的机翼投影 面积的力就是升力。该升力与前述机翼下表面有攻角时产生的升力的合力，既为该机翼的升 力。1. 1.2.3影响e机升力的因素（1）机翼而积的影响机翼机翼血积应包括同机翼相连的部分血积。升力与机翼血积成正比。（2）相対速度的影响速度越大，空气动力越大，机翼上产生的升力也越大。升力与相对速度的平方成正比。（3）空气密度的影响升力大小与空气密度成正比。（4）机翼剖面形状和迎角的影响机翼剖面形状和迎角不同，产生的升力也不同，其影响通过

5、升力系数体现。升力系数起初随 迎角增大而增大，但当迎角达到一定值后，会骤降，出现失速。综合各项因素，升力公式为：y = cypv2s1. 1.2. 4增升装置（1）改变机翼剖面形状，增大机翼弯度；（2）增大机翼面积；（3）改变气流动的流动状态，控制机翼上的附面层，延缓气流分离；飞机的增升装置通常安装在机翼的前缘和后缘部位。类型主要有：前缘襟翼，后缘襟翼，前 缘缝翼；控制附面层。前缘襟翼包括：开闭式和吹气式后缘襟翼包括：简单襟翼、开裂襟翼、开缝襟翼、后退襟翼、后退开缝襟翼。前缘缝翼包插：固定式前缘缝翼和开缝式前缘缝翼。控制附面层增升装置包插：附面层吹除装置、附面层吸取装置1. 1.3飞机阻力1.

6、 1.3. 1飞机阻力的产生飞机机翼产生的空气动力包括升力和气动阻力。低速飞机受到的阻力分为：摩擦阻力、压差 阻力、诱导阻力、和干扰阻力。摩擦阻力：有空气的粘性造成压差阻力：运动物体前后所形成的压强差所产生诱导阻力：伴随升力而产生干扰阻力：飞机各部分之问由于气流相互干扰而产生的一种额外阻力1. 1.3.2飞机的几何外形和参数机翼平面形状主要参数：翼展、翼弦、前缘后掠角等。影响飞机气动主要参数：前缘后掠角、展弦比、梢根比、翼型相对厚度。1. 1.3.3飞机的气动外形飞机的机翼平面形状和布局形式主要有：后掠机翼、三角机翼、变后掠机翼、边条及翼、鸭式机翼、无尾式布局、小展弦比机翼、前掠机翼等。1.1

7、. 4飞机的飞行性能飞机的飞行性能是衡量一架飞机的重要标志，一般包括：飞行速度、航程、升限、起飞着陆 性能和机动性能等。1.1.4. 1飞行速度（1）最小平飞速度：在一定高度上，飞机能维持水平直线飞行的最小速度（2）最大平飞速度：飞机水平直线平衡飞行时，在一定的飞行距离内，发动机推力最大状 态下，飞机所能达到的最大飞行速度。（3）巡航速度：发动机每公里消耗燃油量最小情况下的飞行速度。1.1. 4. 2飞机的机动性能飞机在一定时间间隔内改变飞行状态的能力，它在夺取空战优势中起着相当重要的作用，是 军用飞机重要的战术性能指标。主要包括：正常盘旋、俯冲、筋斗和跃升飞行、战斗转弯、 尾旋。1. 1.4

8、.3飞机的稳定性（1）飞机的纵向稳定性（2）飞机的方向稳定性（3）飞机的横侧稳定性1.1.4. 4飞机的操纵性飞机的操纵性是指驾驶员通过操纵设备（如驾驶杆、脚蹬和气动舵面等）来改变e机飞行状 态的能力。（1）飞机的纵向操纵：飞行员前后推拉驾驶盘偏转升降舵后，飞机绕横轴转动而改变其迎 角等飞行状态。（2）飞机的横侧操纵：飞行员前后蹬脚蹬操纵方向舵以后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑 角等飞行状态的特性。1.2飞行器动力装置1.2. 1航空发动机的分类火箭发动机组合发动机化学能火箭发动机特种火箭发动机何接反作川推进系统冲圧发动机（喷气发动机）涡轮喷气发动机涡轮风塌发动机e行器推进系统活塞式航空发动机

9、涡轮螺旋桨发动机 间接反作川推进系统涡轮轴发动机航空电动机1.2.2活塞式发动机工作原理：汽缸小的混合气体膨胀做功推动活塞运动，通过连杆与曲轴相连，将活塞的直线 运动转化为曲轴的转动，将热能转化为机械能。活塞式发动机工作的四个冲程：（1）进气冲程：进气门开，排气门关，混合气体进入。(2) 压缩冲程：进排气门关，气体压力温度提高。(3) 膨胀冲程：点火花塞点燃，产生有用功。(4) 排气冲程：排气门开，废气排除。气缸在发动机壳体上的排列方式：星形排列、v形排列。活塞发动机的特点：1随着飞行高度提高，大气稀薄，发动机功率减小2.低速飞行时，经济性能较好1.2.3喷气式发动机1.2.3. 1涡轮喷气发

10、动机喷气式发动机的原理：根据牛顿第三定律，作用力等于反作用力，作用在飞机上的推力等于气体排出吋所用的力。喷气式发动机的组成：涡轮喷气式发动机的组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。进气道：在各种状态下，将足够量的空气，以最小的流动损失，顺利地引入发动机，在飞行 中还可通过冲压作用提高气体压力。压气机：通过旋转的叶片对气体进行压缩，提高空气的压力，为燃气膨胀作功创造条件，同 时为飞机和发动机提供高压气源。燃烧室：将喷嘴供应的燃油和压气机供应的空气混合燃烧释放热量，供给涡轮所需的均匀加 热的平稳高温高压燃气流。涡轮：高温高压燃气膨胀，将热能转换成涡轮的机械能，同时驱动压气机和附件提供功率。

11、在涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机它还为螺旋桨和旋翼提供轴功率。尾喷管：使从涡轮流出的燃气膨胀，加速，以一定的速度和要求的方向排入大气，得到需要 的推力。也可通过反推力装置改变喷气方向，产生反推力，缩短飞机的滑跑距离。进气逍压气机燃烧盲涡轮机喷ii风扇外涵逍内涵逍1.2. 3. 2涡轮螺浆发动机涡轮螺旋桨发动机的动力以螺旋桨拉力为主，约占90%,喷气产生推力只占10%左右。螺旋桨飞机的特点：螺旋桨在飞行速度达到800千米/小吋的吋候，桨尖部分实际上已接近 了音速，跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降；螺旋桨的迎风面积大，阻力也大，极大阻 碍了飞行速度的提高；在较低的飞行速度下，具有较高的推进效率，所以它

12、在中低速（低亚 音速）飞行时的经济性较好。1.2. 3. 3涡轮风扇发动机涡扇发动机组合了涡喷和涡桨发动机的优点：（1）效率高，适合高亚音速（m二0.8-0. 9）飞行（2）喷气噪音低，风扇噪音大（3）推力由内涵和外涵共同产生，风扇是产生正推力的主要部件，约占80左右。1.2.3. 4涡轮轴发动机涡轮轴发动机由涡桨发动机改进而来，输出功率主要形式是轴功率，用于直升机。采用两套 独立涡轮，工作涡轮带动压气机，维持发动机工作，自由涡轮通过齿轮箱带动旋翼。1.2.4发动机的性能发动机性能主要由推力特性和燃油消耗特性来表征。1.2. 4. 1推力特性（1）发动机压力比：低压涡轮的出口总压与低压压气机进口总压之比。同气流通过发动机 的加速成比例，对于轴流式压气机的涡扇