飞行基本原理

1、 第二节 飞行基本原理第二章 民用航空器Q飞机升力的产生飞机升力的产生Q飞机的飞行控制飞机的飞行控制第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生任何物体只要和空气之间产生相对运动，空气就会对它产生任何物体只要和空气之间产生相对运动，空气就会对它产生作用力，这个力就是空气动力。作用力，这个力就是空气动力。1、伯努力定理、伯努力定理Daniel Bernoulli, 1700-1782.Q连续性连续性Q截面小，流速大，静压小截面小，流速大，静压小Q截面大，流速小，静压大截面大，流速小，静压大1122V AV A第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生1、伯努力定理、伯努力定理212tpVpC p:

2、静压静压 :动压动压 pt:总压总压 212vA V P A V P第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生1、伯努力定理、伯努力定理hptp1h2hhV212tpVpC2()tPPv第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用伯努力定理在大气中的使用第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生山谷里的风通常比平原大山谷里的风通常比平原大高楼大厦之间的对流通常比高楼大厦之间的对流通常比空旷地带大空旷地带大2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用伯努力定理在大气中的使用河水在河道窄的地方流河水在河道窄的地方流得快，

3、河道宽的地方流得快，河道宽的地方流得慢得慢第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用伯努力定理在大气中的使用伯努力定理在大气中的使用人人压强大压强大安全线安全线地铁地铁V压强小压强小V PV P第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力Q相对运动相对运动-实际上是物体在空气中运动，但为了研究方便，我们假设物体不动，实际上是物体在空气中运动，但为了研究方便，我们假设物体不动，空气以相同的速度从相反方向流过来。这两种运动中物体所受空气给它的作用力空气以相同的速度从相反方向流过来。这两种运动中物体所受

4、空气给它的作用力是一样的。是一样的。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力Q流线流线-是流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该是流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该点的切线重合。点的切线重合。烟风洞翼型绕流实验烟风洞翼型绕流实验第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力Q翼弦翼弦-翼型的最前一点叫作前缘点，翼型的最后一点叫作后缘点，翼型的最前一点叫作前缘点，翼型的最后一点叫作后缘点，前缘点和后缘点的连线叫翼弦。前缘点和后缘点的连线叫翼

5、弦。Relative WindChord line第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力Q翼型翼型-就是把机翼沿平行机身纵轴方向切下的剖面就是把机翼沿平行机身纵轴方向切下的剖面,机翼的翼型是流线型的机翼的翼型是流线型的,上上表面弯曲大表面弯曲大,下表面弯曲小或者是平面。下表面弯曲小或者是平面。Q迎角迎角(攻角攻角)-是翼弦和相对气流方向的夹角是翼弦和相对气流方向的夹角.翼弦向上形成正迎角翼弦向上形成正迎角,向下为负迎角。向下为负迎角。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼

6、上的升力相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？一个更快？起点终点第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生20162、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力Q当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。Q当机翼表面压强高于大气压，称为压力。当机翼表面压强高于大气压，称为压力。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生Q失速失速-中小迎角时，随着迎角的增加，升力系数也增加

7、，当迎角增大到中小迎角时，随着迎角的增加，升力系数也增加，当迎角增大到某一个值，升力系数达到最大，之后迎角再增加，升力系数减小，这时就某一个值，升力系数达到最大，之后迎角再增加，升力系数减小，这时就是失速了。是失速了。2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力StallStalling angleSlope 2 0ljMAXLCLC0()LLCC第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生20162、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用机翼上的升力机翼上的升力o15o20o0

8、o5第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生飞行方向飞行方向2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力压强高于压强高于环境气压环境气压压强低于压强低于环境气压环境气压压强低于压强低于环境气压环境气压气动中心气动中心前半部分合力前半部分合力后半部分合力后半部分合力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力作用在飞机上的空气动力，垂直于速度方向的分量是升力，平行于速度作用在飞机上的空气动力，垂直于速度方向的分量是升力，平行于速度方向的分量就是阻力。方向的分量就是阻力。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产

9、生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力0()LLCC20LDDCACC212DDVSC212LLVSC第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力飞机阻力按物理成因可分为：飞机阻力按物理成因可分为：Q 摩擦阻力摩擦阻力Q 压差阻力压差阻力Q 干扰阻力干扰阻力Q 诱导阻力诱导阻力Q 激波阻力激波阻力其中激波阻力只有高速飞行才会遇到其中激波阻力只有高速飞行才会遇到第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力

10、的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力摩擦阻力摩擦阻力-由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时，在由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时，在飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。Boundary layer99%v第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力Q压差阻力压差阻力-空气绕空气绕流飞机时前后形成的流飞机时前后形成的压力差的阻力，它也压力差的阻力，它也是由于粘性造成的。是由于粘性造成的。如果没有粘性，压力如果没有粘性，压力分布不会造成这种阻分布

11、不会造成这种阻力。力。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力干扰阻力干扰阻力-由飞机不同部分结合引起的气流干扰而产生的。由飞机不同部分结合引起的气流干扰而产生的。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生减小它的方法是：在结合部位加整流罩或做成融合式的。减小它的方法是：在结合部位加整流罩或做成融合式的。2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力Relative WindLDidownwashInduced dragQ诱导阻力诱导阻力-由于产生升力，翼面上方压力小而下方压力大，空气在由于产生升力，翼面上

12、方压力小而下方压力大，空气在翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流，从而产生诱导阻力。翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流，从而产生诱导阻力。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用飞机上作用的力飞机上作用的力翼尖小翼翼尖小翼（winglet）加装翼尖小翼可以减加装翼尖小翼可以减小诱导阻力小诱导阻力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：摩擦阻力摩擦

13、阻力(Skin Friction Drag)压差阻力压差阻力(Form Drag)干扰阻力干扰阻力(Interference Drag)诱导阻力诱导阻力(Induced Drag) 废阻力废阻力(Parasite Drag)粘性粘性升力升力第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2 2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题Q音速是微弱扰动传播的速度，音速音速是微弱扰动传播的速度，音速表征了空气的传播和压缩特性。表征了空气的传播和压缩特性。V=0a3a4a2aa3a4a2aVaV2V3V4Va3a4a2aV=aMach coreaKRT第二章 第二节 飞行基本原理飞机

14、升力的产生2 2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速高速飞行的问题飞行的问题第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题VMaQ马赫数马赫数-飞行速度与音速的比值称为马赫数飞行速度与音速的比值称为马赫数.用用M表示表示. QM小于小于0.4的飞机一般称为低速飞机的飞机一般称为低速飞机QM在在0.40.9的飞机称为亚音速飞机，的飞机称为亚音速飞机， 其中其中0.750.9之间之间,称为称为高亚音速飞机高亚音速飞机QM在在0.91.2的范围时称为跨音速区域的范围时称为跨音速区域,没有飞机专门在这个没有飞机专门在这个区域飞行区域飞行

15、QM在在1.3以上飞行的飞机称为超音速飞机以上飞行的飞机称为超音速飞机第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题Q激波激波-当物体的运动速度等于或大于音速时，物体前方形成一层剧烈压缩当物体的运动速度等于或大于音速时，物体前方形成一层剧烈压缩的空气气层，这里空气密度急剧增加，阻力迅速增大，这种现象叫做激波。的空气气层，这里空气密度急剧增加，阻力迅速增大，这种现象叫做激波。急剧增大的阻力称为激波阻力，也叫音障。急剧增大的阻力称为激波阻力，也叫音障。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞

16、行的问题高速飞行的问题临界马赫数临界马赫数-飞机产生局部激波时的飞行马赫数，即飞机表飞机产生局部激波时的飞行马赫数，即飞机表面速度最大点的面速度最大点的M=1时的飞行马赫数。时的飞行马赫数。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题怎么样能让飞机飞得尽可能怎么样能让飞机飞得尽可能快但又可以避开激波阻力？快但又可以避开激波阻力？第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题采用后掠翼可以提高下临采用后掠翼可以提高下临界马赫数！界马赫数！第二章 第二节 飞行基本原理飞机升

17、力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题翼尖先失翼尖先失速？速？第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生后掠翼飞机改善翼尖先失速的措施后掠翼飞机改善翼尖先失速的措施2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题翼刀翼刀第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生阻力相关资料第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题1969年美国国家航空航天局（年美国国家航空航天局（NASA）兰利研究中心的理查）兰利研究中心的理查德德.惠特科姆运用理论方法设计出超临界翼型，特点是前缘惠特科姆运

18、用理论方法设计出超临界翼型，特点是前缘钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹，且后缘较薄并钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹，且后缘较薄并向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数0.06-0.1。第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生2、伯努力定理的应用、伯努力定理的应用高速飞行的问题高速飞行的问题波音波音757采用了超临界翼型采用了超临界翼型第二章 第二节 飞行基本原理飞机升力的产生 第二节 飞行基本原理第二章 民用航空器Q飞机升力的产生飞机升力的产生Q飞机的飞行控制飞机的飞行控制1、飞机的平衡、飞机的平衡机体坐标轴机体坐标轴纵轴、横轴、立轴纵

19、轴、横轴、立轴第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制1、飞机的平衡、飞机的平衡俯仰平衡俯仰平衡绕横轴（绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰轴）的转动称为俯仰Q获得俯仰平衡的条件获得俯仰平衡的条件0ZM第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制1、飞机的平衡、飞机的平衡方向平衡方向平衡0yMQ获得方向平衡的条件获得方向平衡的条件绕立轴（绕立轴（OY轴）的转动称为偏航轴）的转动称为偏航第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制1、飞机的平衡、飞机的平衡横侧平衡横侧平衡绕纵轴（绕纵轴（OX轴）的转动称为滚转轴）的转动称为滚转0 xMQ获得横侧平衡的条件获得横侧平衡的条件第二章 第二节 飞行基本原理飞机

20、的飞行控制1 1、飞机的平衡、飞机的平衡TD0 0 0XTDYCLGTZ第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制2016LTGDGLD上升下降受力分析上升下降受力分析1、飞机的平衡、飞机的平衡第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制2、飞机的稳定性、飞机的稳定性Q稳定性稳定性-飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后，不需要驾驶员干预，飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后，不需要驾驶员干预，能够自动恢复到原来的平衡状态，飞机就是具有稳定性的。能够自动恢复到原来的平衡状态，飞机就是具有稳定性的。(c) negative(b) neutral(a) positive第二章 第二节 飞行基本原理飞机

21、的飞行控制2、飞机的稳定性纵向稳定性（绕横轴的稳定性）飞机具有稳定性飞机具有稳定性飞机不具有稳定性飞机不具有稳定性飞机具有中立稳定性飞机具有中立稳定性第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制2、飞机的稳定性、飞机的稳定性纵向稳定性（绕横轴的稳定性）纵向稳定性（绕横轴的稳定性）Q气动中心在焦点之后气动中心在焦点之后Q水平尾翼水平尾翼第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制瞬间受扰瞬间受扰机头上抬机头上抬扰动运动消失扰动运动消失迎角恢复原值迎角恢复原值平尾附平尾附加升力加升力俯仰稳俯仰稳定力矩定力矩第二章 第二节 飞行基本原理飞机的飞行控制2、飞机的稳定性、飞机的稳定性方向稳定性（绕立轴的稳定性）方向稳定性（绕立轴的稳定性）方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由