第三章 飞行理论

1、3.1 3.1 飞机重心、机身坐标的飞机在空中的自由度飞机重心、机身坐标的飞机在空中的自由度3.23.2 飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程3.33.3 载荷系统载荷系统3.43.4 巡航飞行、起飞和着陆巡航飞行、起飞和着陆3.53.5 水平转弯和侧滑水平转弯和侧滑3.63.6 等速等速 爬升和等速下滑爬升和等速下滑3.73.7 增升原理和增升装置增升原理和增升装置1 1、飞机重心的概念、飞机重心的概念: : 飞机的重力：飞机的重力：飞机飞机机体以及飞机上所装载的所有设备、机体以及飞机上所装载的所有设备、燃油、货物、乘员等重量之和叫做燃油、货物、乘员等

2、重量之和叫做飞机的重力飞机的重力，用符号，用符号WW表示表示。 飞机重心：飞机重心：飞机飞机重力的重力的作用点，重心作用点，重心在机体对称面在机体对称面内。内。 重心重心表示法表示法： %100AWWbXXbAxw 飞机重心位置与飞机的装载情况有关，而与飞机的飞行飞机重心位置与飞机的装载情况有关，而与飞机的飞行状态无关。状态无关。 在飞行中，收、放起落架，燃油消耗等都会使飞机重心在飞行中，收、放起落架，燃油消耗等都会使飞机重心发生变化。发生变化。 理论上，飞机重心是一个点，实际上是一个理论上，飞机重心是一个点，实际上是一个“限限”的概的概念，重心有前限、后限、左限、右限，只要装载重心落念，重心

3、有前限、后限、左限、右限，只要装载重心落在这个限内就符合重心的要求。在这个限内就符合重心的要求。1.1.确定飞机在空中运动特性的基本方法：确定飞机在空中运动特性的基本方法：把飞机看作一个刚体。全部质量都集中在飞机重心上，用把飞机看作一个刚体。全部质量都集中在飞机重心上，用飞机重心的运动轨迹代替整架飞机的运动轨迹。飞机重心的运动轨迹代替整架飞机的运动轨迹。飞机的任何一种运动都可以分解成全机随着重心的飞机的任何一种运动都可以分解成全机随着重心的移动移动和和绕重心的绕重心的转动转动。2.机体坐标 研究飞机运动时选取机体坐标研究飞机运动时选取机体坐标OO(X(Xt t、Y Yt t、Z Zt t) )

4、是与机体固连，是与机体固连，随机体一起运动的坐标系。它的园点位于机体的重心随机体一起运动的坐标系。它的园点位于机体的重心OO。 纵轴纵轴（也叫（也叫OXOXt t轴）：通过重心，位于飞机对称面内，沿轴）：通过重心，位于飞机对称面内，沿机身轴线，箭头指向机头方向。机身轴线，箭头指向机头方向。飞机绕纵轴的转动叫滚转飞机绕纵轴的转动叫滚转或倾斜。或倾斜。立轴立轴（O YO Yt t轴）：通过重心，在飞机对称面内，并与纵轴轴）：通过重心，在飞机对称面内，并与纵轴垂直的直线，指向座舱上方。垂直的直线，指向座舱上方。飞机绕立轴的转动叫偏转或飞机绕立轴的转动叫偏转或偏航偏航横轴横轴（O ZO Zt t轴）：

5、通过重心并与对称面垂直，箭头指向右轴）：通过重心并与对称面垂直，箭头指向右机翼。机翼。飞机绕横轴的转动叫俯仰或抬头、低头。飞机绕横轴的转动叫俯仰或抬头、低头。Y Y t t( (立轴立轴) )Z Zt t ( (横轴横轴) )X Xt t ( (纵轴纵轴) )飞机飞机重心重心O1.1.重心的移动重心的移动有有3 3个自由度：分别是沿个自由度：分别是沿XtXt轴、轴、YtYt轴和轴和ZtZt轴轴的平移，的平移，2.2.机体绕重心转动机体绕重心转动有有3 3个自由度：个自由度：绕绕XtXt轴的滚转、轴的滚转、绕绕YtYt轴的偏航轴的偏航绕绕ZtZt轴的俯仰。轴的俯仰。飞机在空中共有飞机在空中共有6

6、 6个自由度。个自由度。 滚转滚转偏航偏航俯仰俯仰一、飞行中作用在飞机上的外载荷：一、飞行中作用在飞机上的外载荷：1.1.飞机重力飞机重力WW：2.2.空气运动空气运动R R：升力升力L L，气动阻力，气动阻力DD，侧向气动力，侧向气动力Z Z3.3.发动机推力发动机推力P P：升力升力阻力阻力推力推力重力重力1.1.外载荷组成平衡力系的条件是：外载荷组成平衡力系的条件是：外载荷的合力等于零；外载荷的合力矩等于零外载荷的合力等于零；外载荷的合力矩等于零 。 X=0X=0， Y=0Y=0， Z=0Z=0； Mx=0Mx=0，My=0My=0，MZ=0 MZ=0 My=0Mx=0MZ=0 定常飞行

7、： 当作用在飞机上的外载荷满足式上式时，飞机处于平衡的当作用在飞机上的外载荷满足式上式时，飞机处于平衡的飞行状态，速度的大小和方向都不会发生变化。这种飞行飞行状态，速度的大小和方向都不会发生变化。这种飞行状态也叫做定常飞行。状态也叫做定常飞行。飞机在某一高度做匀速巡航飞行、等速爬升、等速下滑等飞机在某一高度做匀速巡航飞行、等速爬升、等速下滑等都是定常飞行。它是飞机最经常、最重要的飞行状态都是定常飞行。它是飞机最经常、最重要的飞行状态 作用在飞机上的外载荷：飞机重力作用在飞机上的外载荷：飞机重力WW、气动升力、气动升力L L0 0、气动阻、气动阻力力D D0 0和发动机推力和发动机推力P P是一

8、个平衡力系，满足六个平衡方程：是一个平衡力系，满足六个平衡方程： Y=0 LY=0 L0 0=W=W X=0 X=0 P P0 0=D=D0 0 M Mz z=0=0，MMA A=M=MB B 例：例：水平匀速巡航飞行时平衡方程水平匀速巡航飞行时平衡方程L L0 0WWP P0 0DD0 0MMA AMMB B3.3.变速运动飞行：变速运动飞行：如果如果作用在飞机上的外载荷不能满足式平衡方程，飞机作用在飞机上的外载荷不能满足式平衡方程，飞机就会做就会做变速运动变速运动，速度的大小或方向会发生变化，改变，速度的大小或方向会发生变化，改变原来的飞行状态。比如原来的飞行状态。比如：lPDPD，飞机会

9、加速飞行；，飞机会加速飞行；lLWLW，飞机会产生向上的曲线飞行；，飞机会产生向上的曲线飞行；lMAMBMAMB飞机会抬头或低头，产生绕机体横轴飞机会抬头或低头，产生绕机体横轴OZOZt t的转动角加的转动角加速度等等。速度等等。飞机飞机水平转弯，进入俯冲，俯冲拉起等机动飞行都是在水平转弯，进入俯冲，俯冲拉起等机动飞行都是在不平衡外载荷作用下进行的变速运动。不平衡外载荷作用下进行的变速运动。 例：例：飞机进行俯冲拉起时的受力情况飞机进行俯冲拉起时的受力情况 RvgWamFnn2L=FL=Fn n+Wcos+Wcos飞机俯冲拉起时的速度越大，轨迹的半径越小，所需要飞机俯冲拉起时的速度越大，轨迹的

10、半径越小，所需要的升力就越大。的升力就越大。 FnL 载荷系数定义：载荷系数定义：除了飞机重力外，作用在飞机上的其他外除了飞机重力外，作用在飞机上的其他外载荷沿飞机机体坐标轴方向的分量与飞机重力之比称为飞载荷沿飞机机体坐标轴方向的分量与飞机重力之比称为飞机在该方向的载荷系效。机在该方向的载荷系效。 用用n nx x、n ny y、n nz z表示，大小表示该方向外载荷是飞机重力的表示，大小表示该方向外载荷是飞机重力的几倍；它的正负表示外载荷的方向。几倍；它的正负表示外载荷的方向。 在飞机的在飞机的3 3个载荷系数中，飞行中变化比较大。对飞机结构受力影响个载荷系数中，飞行中变化比较大。对飞机结构

11、受力影响比较大的是载荷系数比较大的是载荷系数n ny y。它是飞机结构设计的主要依据。所以，一般。它是飞机结构设计的主要依据。所以，一般说说“飞机过载飞机过载”就是指就是指n ny y。 飞机在飞机在Z Z轴方向的过载等于飞机侧向力（轴方向的过载等于飞机侧向力（Z Z）与飞机重量的）与飞机重量的比值，即比值，即 飞机在飞机在X X轴方向的过载等于发动机推力轴方向的过载等于发动机推力P P与飞机阻力与飞机阻力X X之差之差与飞机重量的比值，即与飞机重量的比值，即 飞机在飞机在Y Y轴方向的过载等于升力与重量之比。即轴方向的过载等于升力与重量之比。即WZnzWXPnx)(WLny 机动过载：机动过

12、载：飞机在机动飞行中，比如进入俯冲、俯冲拉飞机在机动飞行中，比如进入俯冲、俯冲拉起、水平转弯等，驾驶员操纵飞机使飞机的升力发生变起、水平转弯等，驾驶员操纵飞机使飞机的升力发生变化产生的过载称为机动过载。化产生的过载称为机动过载。 阵风过载：阵风过载：飞机在飞行中遇到阵风，使飞机的飞行速度飞机在飞行中遇到阵风，使飞机的飞行速度和迎角改变造成飞机升力的变化，产生的过载叫阵风过和迎角改变造成飞机升力的变化，产生的过载叫阵风过载。载。如果遇到较大的垂直向上的阵风，会产生比较大的正过如果遇到较大的垂直向上的阵风，会产生比较大的正过载；如果遇到较大的垂直向下的阵风，会产生比较大的载；如果遇到较大的垂直向下

13、的阵风，会产生比较大的负过载负过载 3.4 巡航飞行、起飞和着陆SCWvL2?3.4.1 3.4.1 巡航飞行巡航飞行1 1、平飞所需速度和所需功率、平飞所需速度和所需功率: :（1 1）平飞所需）平飞所需速度速度 飞机飞机的平飞：的平飞：飞机在某一高度进行的水平匀速巡航飞行。飞机在某一高度进行的水平匀速巡航飞行。 保持水平飞行的保持水平飞行的条件之一：条件之一：L=WL=W由升力公式得：由升力公式得：影响平飞所需速度的因素 飞机重量：飞机重量：飞机重量大，保持平飞所需升力就大，在其飞机重量大，保持平飞所需升力就大，在其他因素不改变的条件下，平飞所需速度大。他因素不改变的条件下，平飞所需速度大

14、。升力系数升力系数：升力系数增大，在一定飞行高度和速度下，：升力系数增大，在一定飞行高度和速度下，则会产生较大的升力，只需较小的速度就可以获得足以则会产生较大的升力，只需较小的速度就可以获得足以平衡飞机重力的升力。平衡飞机重力的升力。空气密度：空气密度：空气密度大，在一定飞行速度和迎角下，飞空气密度大，在一定飞行速度和迎角下，飞机会产生较大升力，则保持平飞所需速度小。高空平飞机会产生较大升力，则保持平飞所需速度小。高空平飞所需速度比低空平飞要大。所需速度比低空平飞要大。机翼面积：机翼面积：机翼面积大，产生升力大，为了获得足够升机翼面积大，产生升力大，为了获得足够升力以平衡飞机重力，平飞所需速度

15、就小。力以平衡飞机重力，平飞所需速度就小。（2）平飞需用功率KWCCWSSCWCSvCDPDLLDDo/221212? 在在平飞中，要保持速度不变，发动机的推力应与飞平飞中，要保持速度不变，发动机的推力应与飞机阻力相等机阻力相等，P P0 0=D=D0 0 由由阻力公式得：阻力公式得： 推力在单位时间内所做的功就是推力在单位时间内所做的功就是平飞所需功率，平飞所需功率，用用N平飞平飞表表示。示。 N平飞平飞 = P平飞平飞V平飞平飞 式中式中P平飞平飞是保持飞机是保持飞机V平飞平飞速度飞行时需要的推力，叫做平速度飞行时需要的推力，叫做平飞时的需用推力。飞时的需用推力。 平飞所需功率取决于平飞速

16、度和需用推力的大小。平飞所需功率取决于平飞速度和需用推力的大小。 （1 1）最大平飞速度）最大平飞速度V V平飞最大平飞最大：最大平飞速度一般是指在发动机满油门状态下，飞机做水最大平飞速度一般是指在发动机满油门状态下，飞机做水平直线飞行时所能达到的最高稳定平飞速度。平直线飞行时所能达到的最高稳定平飞速度。也有的规定在其他油门状态下，比如额定油门状态下，所也有的规定在其他油门状态下，比如额定油门状态下，所能达到的最高稳定平飞速度定为最大平飞速度。能达到的最高稳定平飞速度定为最大平飞速度。 飞机在某一高度的最大平飞速度由在这一高度飞机平飞所飞机在某一高度的最大平飞速度由在这一高度飞机平飞所需需推力

17、推力( (或所需功率或所需功率) )与额定状态下发动机的与额定状态下发动机的可用推力可用推力或拉或拉力（或可用功率）相等来确定。力（或可用功率）相等来确定。 废阻力废阻力总阻力总阻力诱导阻力诱导阻力速度速度阻力阻力742974451334 发动机在一定工作状态下，所能提供的推力叫发动机发动机在一定工作状态下，所能提供的推力叫发动机可用推力可用推力 。根。根据发动机原理可知，在飞行高度和油门一定的情况下，涡轮喷气发动据发动机原理可知，在飞行高度和油门一定的情况下，涡轮喷气发动机的推力随飞行速度变化的规律是；在亚音速范因内，随着飞行速度机的推力随飞行速度变化的规律是；在亚音速范因内，随着飞行速度的

18、增大，发动的推力开始略有降低，随后又有所提高。的增大，发动的推力开始略有降低，随后又有所提高。PP可用V平飞推力曲线图 把同一高度上平飞需用推力曲线把同一高度上平飞需用推力曲线和相应的满油门状态下的可用推和相应的满油门状态下的可用推力曲线绘制在同张图上，该图称力曲线绘制在同张图上，该图称为平飞推力曲线图。为平飞推力曲线图。 从上图中可以找出：从上图中可以找出：飞机最大平飞速度飞机最大平飞速度V Vmaxmax; ;飞机最小平飞速度飞机最小平飞速度V Vminmin；飞机平飞有利速度飞机平飞有利速度V V有利有利；剩余推力剩余推力PP；平飞速度范围平飞速度范围VVV VmaxmaxV Vminm

19、inV V有利有利PPV需用推力可用推力P400012000200002006001000 不同高度下，最大平飞速度。不同高度下，最大平飞速度。在交点的右方，由于在交点的右方，由于P P平飞平飞 P P可用可用，飞机不可能在飞机不可能在VVVV平飞最大平飞最大 速度上保持稳定平飞；速度上保持稳定平飞；在交点的左方，由于在交点的左方，由于P P平飞平飞 P P可用，可用，可以通过关小油门，可以通过关小油门，在在V VV V平飞平飞最大速度上保持稳定最大速度上保持稳定平飞平飞。H=0H=5H=10H=15 发动机可用推力：发动机可用推力：随着高度的增加，最大平飞速度逐渐减小随着高度的增加，最大平飞

20、速度逐渐减小。 飞机结构：飞机结构：最大平飞速度确定的动压最大平飞速度确定的动压是飞机结构进行强度计算的基本条件之一。是飞机结构进行强度计算的基本条件之一。l 低于巡航高度飞行时，受到飞机结构强度的限制，飞机的飞行速低于巡航高度飞行时，受到飞机结构强度的限制，飞机的飞行速度达不到发动机可用推力允许达到的最大平飞速度，也就是飞机度达不到发动机可用推力允许达到的最大平飞速度，也就是飞机能达到的平飞速度要比最大平飞速度小。能达到的平飞速度要比最大平飞速度小。 2maxmax21qV 最小平飞速最小平飞速度：度：是是飞机维持水平飞行的最飞机维持水平飞行的最低稳定速度低稳定速度。飞机飞行的迎角应大于临飞

21、机飞行的迎角应大于临界迎角界迎角 随着随着高度的增加高度的增加，最小，最小平平飞速度将增大。飞速度将增大。 以接近临界迎角飞行，以接近临界迎角飞行， 增大增大的阻力可能超过发动机的可的阻力可能超过发动机的可用推力，用推力， 而使最小平飞速度而使最小平飞速度增加。增加。400012000200002006001000H=0H=5H=10H=15 从最小平飞速度到最大平飞速度叫做飞机的从最小平飞速度到最大平飞速度叫做飞机的平飞速度范围平飞速度范围。飞机的平飞速度范围越大，飞机的平飞速度范围越大， 说明飞机的平飞性能越好。说明飞机的平飞性能越好。 飞行包线：飞行包线：飞机的最小平飞速度和最大平飞速度

22、随着飞行飞机的最小平飞速度和最大平飞速度随着飞行的高度变化，的高度变化， 所以，所以， 飞机的平飞速度范围也随着飞行的飞机的平飞速度范围也随着飞行的高度而变化。这个变化情况可以用飞行包线表现出来。高度而变化。这个变化情况可以用飞行包线表现出来。飞机的平飞包线， 以飞行速度和高度为坐以飞行速度和高度为坐标轴，标轴， 以最小平飞速度和最大以最小平飞速度和最大平飞速度为边界线画出平飞速度为边界线画出的飞行包线。的飞行包线。最大升力系数和可用推力的限制 可用推力限制 结构强度的限制 巡航高度 500010000150004006008001000VminMmaxVmaxHV 飞机的飞行包线：飞机的飞行

23、包线：以飞行高度、飞行速度、载荷系数等飞行参数为坐以飞行高度、飞行速度、载荷系数等飞行参数为坐标，以飞行的各种限制条件，比如。最大飞行速度、最小飞行速度、标，以飞行的各种限制条件，比如。最大飞行速度、最小飞行速度、最大过载、最小过载等为界限，将飞机飞行时可能出现的飞行参数的最大过载、最小过载等为界限，将飞机飞行时可能出现的飞行参数的各种组合情况用一条封闭的曲线包围起来。这个封闭曲线组成的图形各种组合情况用一条封闭的曲线包围起来。这个封闭曲线组成的图形就叫做就叫做飞机的飞行包线。飞机的飞行包线。 飞行包线对飞机飞行的限制在于：飞行包线对飞机飞行的限制在于：飞机在飞行中出现的各种飞行参数飞机在飞行

24、中出现的各种飞行参数的组合只能出现在飞行包线所围范围以内，或飞行包线的边界线上。的组合只能出现在飞行包线所围范围以内，或飞行包线的边界线上。包线所圈范圈之外的各点所代表的各种参效的组合不能在正常飞行中包线所圈范圈之外的各点所代表的各种参效的组合不能在正常飞行中出现。出现。 飞行包线对研究飞机飞行的意义在于：飞行包线对研究飞机飞行的意义在于：飞行包线边界线上或所围范围飞行包线边界线上或所围范围内的某些点所表示的飞行参数的组合，对研究飞机结构受力或飞机的内的某些点所表示的飞行参数的组合，对研究飞机结构受力或飞机的飞行性能具有代表性。飞行性能具有代表性。 过载过载速度正失速正失速最大正过载最大正过载

25、最大速度最大速度最大负过载最大负过载负失速负失速飞机的巡航性能主要是巡航速度、航程和航时飞机的巡航性能主要是巡航速度、航程和航时( (续航时续航时间间) )。巡航速度巡航速度是指每千米耗油量最小的飞行速度，即达到最是指每千米耗油量最小的飞行速度，即达到最大航程对应的飞行速度。大航程对应的飞行速度。航程航程是指飞机在无风和不加油的条件下，连续飞行耗尽是指飞机在无风和不加油的条件下，连续飞行耗尽可用燃油时飞行的水平距离。可用燃油时飞行的水平距离。航时航时是指飞机耗尽可用燃油时，能持续飞行的时间是指飞机耗尽可用燃油时，能持续飞行的时间 飞机起飞过程：飞机起飞过程：指飞机从起飞线开始滑跑，加速到抬起前

26、指飞机从起飞线开始滑跑，加速到抬起前轮，继续加速到飞机离地，最后爬升越过安全高度点为止轮，继续加速到飞机离地，最后爬升越过安全高度点为止所经历的整个过程。所经历的整个过程。 飞机起飞三个阶段：飞机起飞三个阶段：地面地面滑跑滑跑加速、加速、拉起拉起( (离地离地) )和空中加速和空中加速爬升爬升。爬升离地滑跑SCWvL?2 飞机飞机起飞滑跑时，当升力正好等于飞机重量时的瞬时速度，叫起飞滑跑时，当升力正好等于飞机重量时的瞬时速度，叫做做离地速度离地速度。因为达到离地速度时飞机的升力等于重量，所以。因为达到离地速度时飞机的升力等于重量，所以飞机的离地速度可以表示为：飞机的离地速度可以表示为： 影响离

27、地速度的因素：影响离地速度的因素： 起飞距离：起飞距离：指从开始滑跑到飞机越过安全高度时所经过的指从开始滑跑到飞机越过安全高度时所经过的水平距离。水平距离。 它需要考虑起飞滑跑加速、拉起离地和上升到安全高度三它需要考虑起飞滑跑加速、拉起离地和上升到安全高度三个阶段。个阶段。 影响起飞距离的因素：影响起飞距离的因素： 飞机起飞重量飞机起飞重量 发动机的推力发动机的推力 大气条件大气条件 增升装置的使用增升装置的使用 爬升角爬升角 飞机从通过安全高度下滑，平飞减速，接地滑跑直至完全停飞机从通过安全高度下滑，平飞减速，接地滑跑直至完全停止下来所经历的整个过程叫止下来所经历的整个过程叫着陆着陆。 着陆

28、五个阶段：着陆五个阶段：下滑、拉平、平飞减速、飘落触地和着陆滑跑下滑、拉平、平飞减速、飘落触地和着陆滑跑下滑拉平平飞减速飘落滑跑着陆距离停止停止SCWkvL接接2 接地接地速度：速度：飞机飞机在着陆过程中接地瞬间的速度。在着陆过程中接地瞬间的速度。 接地速度越小越好接地速度越小越好，因为接地速度越小飞机着陆越安全，因为接地速度越小飞机着陆越安全，着陆滑跑的距离也越短。在接地瞬间着陆滑跑的距离也越短。在接地瞬间可取：可取： L L着陆着陆= =WW由此由此条件可以得出接地速度的计算公式。条件可以得出接地速度的计算公式。 其中其中k k是考虑到飞机要向前飘落一段才接地，接地速度有所减小而是考虑到飞

29、机要向前飘落一段才接地，接地速度有所减小而选取的一个略小于选取的一个略小于l l的修正系数。的修正系数。 接地速度过大的危害：接地速度过大的危害： 撞击力过大；撞击力过大； 滑跑距离过长。滑跑距离过长。影响接地速度因素：影响接地速度因素： 着陆重量过大，着陆接地速度增大。着陆重量过大，着陆接地速度增大。 空气密度过小，着陆接地速度增大。空气密度过小，着陆接地速度增大。 升力系数小，着陆接地速度增大。升力系数小，着陆接地速度增大。在不超过临界迎角和护尾迎角的条件下，接地迎角应取最大值，增在不超过临界迎角和护尾迎角的条件下，接地迎角应取最大值，增升增阻的后缘襟翼在着陆时要放下最大的角度，以最大限度

30、地增加升增阻的后缘襟翼在着陆时要放下最大的角度，以最大限度地增加升力系数减小接地速度升力系数减小接地速度 水平转弯：水平转弯：飞机在水平面内连续改变飞行方向的曲线运动。飞机在水平面内连续改变飞行方向的曲线运动。 航向改变角度大于航向改变角度大于360360称称水平盘旋水平盘旋。 航向改变角度小于航向改变角度小于360360称称水平转弯水平转弯。 运动特点：运动特点：正常盘旋和水平转弯是一种无侧滑的匀速圆周正常盘旋和水平转弯是一种无侧滑的匀速圆周运动运动 ，飞机飞行高度不发生变化，飞机飞行高度不发生变化 。 飞机在进行水平转弯时，运动的轨迹由直线变为曲线。飞机在进行水平转弯时，运动的轨迹由直线变

31、为曲线。 向心加速度大小可表示为向心加速度大小可表示为: : 向心力大小向心力大小VRVa2RVgWmaFnn2RvgWRvmLWLDP22sincoscosLsinL离心力Fe重力W操纵副翼飞 机 倾 斜后拉驾驶杆加油门 升 力 倾 斜水 平 分 量提供向心力垂 直 分 量迎 角 增 大升力增大升力增大飞 行 阻 力飞 机 重 力推 力 增 大飞飞 行行 速速 度度飞飞 行行 高高 度度增增大大小小于于等等于于减小减小下下降降不不变变增大平衡减小不变水平转弯时的飞行操纵水平转弯时的飞行操纵水平转弯时的载荷系数ny 在实际飞行中在实际飞行中 ， 由于飞机由于飞机结构强度结构强度、 发动机推力发

32、动机推力和和飞机临界迎角飞机临界迎角的限制的限制 ，飞机能够产生的升力是有限制的，所以，飞机能够产生的升力是有限制的，所以， 飞机转弯时，飞机转弯时， 最大倾斜角也是有限制的。最大倾斜角也是有限制的。1cos11cosWWWLny盘旋坡度盘旋坡度 30300 060600 0载荷系数载荷系数n ny y1.151.152 2侧 滑 飞机沿机体坐标轴飞机沿机体坐标轴Z Zt t，轴方向的，轴方向的移动叫做移动叫做侧滑侧滑。 产生侧滑时，空气从飞机的侧面产生侧滑时，空气从飞机的侧面吹来，吹来，飞机对称面与相对来流方飞机对称面与相对来流方向不一致。向不一致。 飞机对称面与相对来流之间的夹飞机对称面与

33、相对来流之间的夹角叫做侧滑角，用角叫做侧滑角，用 表示。表示。相对气流方向Zt 气流从转弯飞机的内侧吹来气流从转弯飞机的内侧吹来叫叫内侧滑内侧滑； 气流从外侧吹来叫气流从外侧吹来叫外侧滑外侧滑 。内侧滑内侧滑外侧滑外侧滑 水平转弯时，易产生侧滑的原因 操纵驾驶杆使副翼偏转时：操纵驾驶杆使副翼偏转时：副翼向上偏转一侧，机翼上部气流受到阻挡，流速降低，升力减小。副翼向上偏转一侧，机翼上部气流受到阻挡，流速降低，升力减小。阻力减小。阻力减小。副翼向下偏转一侧，机翼下部气流受到阻挡，流速降低，升力增大。副翼向下偏转一侧，机翼下部气流受到阻挡，流速降低，升力增大。阻力增大阻力增大 。左右机翼升力不等左右

34、机翼升力不等 ，使飞机倾斜。，使飞机倾斜。左右机翼升力不等左右机翼升力不等 ，使飞机偏转。，使飞机偏转。产生了侧滑。产生了侧滑。 左转弯时，右侧滑；右转弯时，左侧滑；左转弯时，右侧滑；右转弯时，左侧滑；克服方法：克服方法：用方向舵或扰流板配合操纵。用方向舵或扰流板配合操纵。左转弯时，蹬右舵；右转弯时，蹬左舵；左转弯时，蹬右舵；右转弯时，蹬左舵；水平转弯时的飞行操纵水平转弯时的飞行操纵操纵副翼后拉驾驶杆加油门蹬方向舵操纵飞机水平转弯时还要操纵飞机水平转弯时还要蹬舵蹬舵或利用或利用上偏副翼一侧扰流上偏副翼一侧扰流板板产生的阻力使机头对准气流，防止产生侧滑。产生的阻力使机头对准气流，防止产生侧滑。扰

35、流板扰流板副翼副翼 等速等速爬升爬升：为获得飞行高度，为获得飞行高度， 飞机沿倾斜向上的直线等飞机沿倾斜向上的直线等速上升叫做等速爬升。速上升叫做等速爬升。 爬升角爬升角 ：飞机上升轨迹与水平面之间的夹角飞机上升轨迹与水平面之间的夹角 。飞机爬升的平衡方程sincos0sin0cosWDPWLWDPXWLY?VXYLWWcosWcosWsinWsinPD2、爬升角WPWDPWDPXsin0sin爬升角爬升角是是飞行飞行方向与水平线的夹角方向与水平线的夹角( ( ) )。爬升角的大小可由下式求得：爬升角的大小可由下式求得： 飞机爬升角大小取决于剩余推力和飞机重量，剩余推飞机爬升角大小取决于剩余推

36、力和飞机重量，剩余推力越大，爬升角越大；飞机重量越重，爬升角越小。力越大，爬升角越大；飞机重量越重，爬升角越小。3、爬升率 飞机在单位时间内所爬升的高度叫做飞机在单位时间内所爬升的高度叫做爬升率爬升率，用，用V Vy y表示。表示。单位是米秒。单位是米秒。 爬升率大，说明飞机爬升得快，爬升到预定得高度所需时爬升率大，说明飞机爬升得快，爬升到预定得高度所需时间少。在无升降气流的情况下，爬升率的大小等于爬升速间少。在无升降气流的情况下，爬升率的大小等于爬升速度的垂直分速，度的垂直分速，即：即： V Vy y V V爬升爬升 S Sinin VyV增加迎角增加迎角飞行高度飞行高度增增 加加空气密度空

37、气密度减减 小小可用推力减小可用推力减小升力减小升力减小阻力增大阻力增大剩余推力下降剩余推力下降爬升率减小爬升率减小升 限 当爬升率等于当爬升率等于零零时，飞机上升的高度叫做时，飞机上升的高度叫做理论升限理论升限。但实际规定，当爬。但实际规定，当爬升率小于某一规定值时，飞机所达到的高度就叫做升限升率小于某一规定值时，飞机所达到的高度就叫做升限( (实用升限实用升限) )。理论升限动 升 限实用升限Vy=0.5 m/sV=00sin0cosWDXWLY 等速等速下滑：下滑：指指飞机在飞机在零推力零推力状态下，沿直线等速下降的状态下，沿直线等速下降的运动。此时，作用在飞机上的外载荷也是平衡力系运动

38、。此时，作用在飞机上的外载荷也是平衡力系 ：1、下滑角 下滑速度方向与水平线的夹角叫下滑角下滑速度方向与水平线的夹角叫下滑角( ( ) )，下滑角的大小，下滑角的大小可从图中三角关系中求得：可从图中三角关系中求得： 升阻比越大，下滑角越小。升阻比越大，下滑角越小。因为升阻比大，表示产生同样升力时，阻力小，下滑时重力分力小一因为升阻比大，表示产生同样升力时，阻力小，下滑时重力分力小一些就可以与阻力取得平衡，可以得到最小下滑角。些就可以与阻力取得平衡，可以得到最小下滑角。KLDtg12、下滑率 飞机在单位时间内所降低的高度叫飞机在单位时间内所降低的高度叫下滑率下滑率，用，用VyVy下表示，单下表示

39、，单位是位是( (米米/ /秒秒) )。 下滑率大，说明飞机下降得快，下降到一定高度所需要时间下滑率大，说明飞机下降得快，下降到一定高度所需要时间短。在无升降气流情况下，下滑率的大小等于下降速度的垂短。在无升降气流情况下，下滑率的大小等于下降速度的垂直分速，即：直分速，即： V V y y下下 = V= V下降下降sin sin 3、下滑距离下滑距离与下滑距离与下滑角和下下滑角和下滑高度有关。滑高度有关。与飞机重量与飞机重量无关。无关。 对于同一飞机来说，其升力大小主要随飞行速度和迎角而对于同一飞机来说，其升力大小主要随飞行速度和迎角而变化。变化。p 飞机以大速度飞行时，即使迎角很小，机翼也能

40、产生足够飞机以大速度飞行时，即使迎角很小，机翼也能产生足够的升力，以克服重量而维持飞行。的升力，以克服重量而维持飞行。p 如果以小速度飞行，则必须增大迎角，机翼才能产生足够如果以小速度飞行，则必须增大迎角，机翼才能产生足够的升力来维持飞行。的升力来维持飞行。 用增大迎角的方法来减小飞行速度是有限度的，因为当迎用增大迎角的方法来减小飞行速度是有限度的，因为当迎角增大到临界迎角时，再增大迎角则会产生气流分离，升角增大到临界迎角时，再增大迎角则会产生气流分离，升力反而会降低。力反而会降低。 因此，为了保证飞机能在更小的速度的情况因此，为了保证飞机能在更小的速度的情况( (例如起飞和例如起飞和着陆着陆

41、) )时，仍能产生足够的升力，就有必要在机翼上装设时，仍能产生足够的升力，就有必要在机翼上装设增加升力的装置。增加升力的装置。1.1.功用：功用：在较低的速度下得到较大的升力，降低飞机起飞着在较低的速度下得到较大的升力，降低飞机起飞着陆速度，改善飞机起飞着陆性能，提高飞机起飞着陆安全陆速度，改善飞机起飞着陆性能，提高飞机起飞着陆安全性。性。2.2.增升原理：增升原理：根据升力计算公式，增加升力：根据升力计算公式，增加升力：提高升力系数提高升力系数 C CL L增大机翼面积增大机翼面积 S SSVCLl221（1 1）改变机翼剖面形状，加大翼型弯度：）改变机翼剖面形状，加大翼型弯度：增大翼型弯度

42、可以使上翼面气流的流速加快，增大上翼面的增大翼型弯度可以使上翼面气流的流速加快，增大上翼面的负压值负压值，增大机翼上下表面的压差，从而增大升力力系数。增大机翼上下表面的压差，从而增大升力力系数。加大机翼弯度也会增加压差阻力，并减小临界迎角。加大机翼弯度也会增加压差阻力，并减小临界迎角。（2 2）增大机翼面积：）增大机翼面积：增大机翼面积从而增加升力，同样也增加了阻力。增大机翼面积从而增加升力，同样也增加了阻力。（3 3）控制机翼上的附面层，推迟上翼面气流分离）控制机翼上的附面层，推迟上翼面气流分离：利用气动装置不断将动能输入附面层内，或吸收、吹除除附面层。加利用气动装置不断将动能输入附面层内，

43、或吸收、吹除除附面层。加速附面层内气流的流动，速附面层内气流的流动，减小附面层厚度，推迟附面层分离减小附面层厚度，推迟附面层分离。这种增升原理主要是提高临界迎角和最大升力系数这种增升原理主要是提高临界迎角和最大升力系数。(1)(1)简单简单式式襟翼：襟翼： 指装置指装置在机翼后缘可绕转轴转动在机翼后缘可绕转轴转动的小翼面的小翼面。不使用不使用时，闭合成为机翼后缘的时，闭合成为机翼后缘的一部分；使用时绕轴向下偏转一部分；使用时绕轴向下偏转。 增增升升原理：原理：增大增大机翼机翼弯度弯度上上翼面气流加速，下翼面气流减速，增翼面气流加速，下翼面气流减速，增大上下翼面压力差，从而增大升力大上下翼面压力

44、差，从而增大升力 。襟翼襟翼 临界C CL L C CLmaxLmaxC CL LC CDD 开裂式襟翼：开裂式襟翼：指装置在机翼后缘下表面一块可绕轴转动的板件。指装置在机翼后缘下表面一块可绕轴转动的板件。不使用时收回，紧贴合在机翼下表面，成为机翼后缘下表面的不使用时收回，紧贴合在机翼下表面，成为机翼后缘下表面的一部分；使用时绕轴向下打开。一部分；使用时绕轴向下打开。 增升原理：增升原理：增加机翼弯度。增加机翼弯度。低压吸引。低压吸引。低压区，低压区，吸收气流吸收气流 （3 3）开缝式襟翼）开缝式襟翼 开开缝式缝式襟翼：襟翼：指指在简单襟翼基础上做了改进，将转轴由襟翼前缘正中移在简单襟翼基础上

45、做了改进，将转轴由襟翼前缘正中移到襟翼前缘下表面到襟翼前缘下表面。在襟翼前缘与机翼后部之间形成在襟翼前缘与机翼后部之间形成收敛式的缝隙收敛式的缝隙， 使下翼面高压气流通过使下翼面高压气流通过收敛式的缝隙加速吹向上翼菌，收敛式的缝隙加速吹向上翼菌， 往上翼面附面层中输送动能，往上翼面附面层中输送动能， 防止气防止气流分离，流分离， 大大提高了襟翼的增升效果。大大提高了襟翼的增升效果。 增增升原理升原理：增大增大机翼机翼弯度弯度控制附面层。控制附面层。简单式简单式开缝式开缝式 工作时，襟翼一边后退，一边向下偏转。工作时，襟翼一边后退，一边向下偏转。 增升原理：增升原理： 增大机翼弯度增大机翼弯度

46、增大机翼面积。增大机翼面积。富勒襟翼(Fowler) 工作时，襟翼一边向后退，一边向下偏转；最后在襟翼前工作时，襟翼一边向后退，一边向下偏转；最后在襟翼前缘与机翼后部之间形成收敛式缝隙，使下翼面高压气流加缘与机翼后部之间形成收敛式缝隙，使下翼面高压气流加速吹向上翼面。加快上翼面附面层流动，防止气流分离。速吹向上翼面。加快上翼面附面层流动，防止气流分离。 增升原理：增升原理： 增大机翼弯度增大机翼弯度， 增加机翼面积增加机翼面积 控制附面层控制附面层 增升效果特别好。一些高性能飞机，翼剖面相对厚度较小，增升效果特别好。一些高性能飞机，翼剖面相对厚度较小，多采用这种增升装置。多采用这种增升装置。富

47、勒襟翼(Fowler)后退开缝式襟翼后退开缝式襟翼（6）双缝或三缝襟翼 后退开缝式襟翼不足：后退开缝式襟翼不足：只开一条缝隙，当襟翼偏转到一定程度，气流仍会分离，只开一条缝隙，当襟翼偏转到一定程度，气流仍会分离，而且襟翼还会发生振动。而且襟翼还会发生振动。 解决方法：解决方法：在襟翼前、后缘安装小翼面，形成在襟翼前、后缘安装小翼面，形成两条或三条两条或三条收敛式缝隙。收敛式缝隙。襟翼偏转更大的角度时，也不会发生气流分离，可以得到襟翼偏转更大的角度时，也不会发生气流分离，可以得到更好的增升效果。更好的增升效果。 双缝、三缝襟翼的主襟翼都采用富勒式襟翼的形式双缝、三缝襟翼的主襟翼都采用富勒式襟翼的

48、形式 。三缝襟翼三缝襟翼三缝襟翼襟翼偏转更大的角度时，襟翼偏转更大的角度时，不会发生气流分离，可不会发生气流分离，可以得到更好的增升效果。以得到更好的增升效果。波音开裂式开裂式开缝式开缝式富勒襟翼富勒襟翼C CL LC CD DC CL L 当襟翼放下当襟翼放下角度较小角度较小时，阻力增加的百分比比升力增加的时，阻力增加的百分比比升力增加的要低。这种情况适用于要求升力增大而阻力尽量小的要低。这种情况适用于要求升力增大而阻力尽量小的起飞起飞状态。状态。 当襟翼放下当襟翼放下角度较大角度较大时。阻力增加的百分比还要高，这种时。阻力增加的百分比还要高，这种情况适用于升力和阻力都要求较大的情况适用于升

49、力和阻力都要求较大的着陆状态着陆状态， 起飞起飞时，使用时，使用后缘襟翼放下后缘襟翼放下的角度较小，的角度较小，约为约为2020左右左右 着陆着陆时，使用后缘襟翼放下的角度较大，时，使用后缘襟翼放下的角度较大，约为约为4040左右左右 加加+ 为了延缓机翼的气流分离，以提高临界迎角和最大升力系为了延缓机翼的气流分离，以提高临界迎角和最大升力系数，数， 飞机装有前缘缝冀。飞机装有前缘缝冀。1 1、前缘缝翼的增升原理、前缘缝翼的增升原理前缘缝翼位于机翼前缘。打开时与机翼之间有一缝隙，空前缘缝翼位于机翼前缘。打开时与机翼之间有一缝隙，空气一方面会从压力较大的下表面通过前缘缝隙流向上表面，气一方面会从

50、压力较大的下表面通过前缘缝隙流向上表面，减小上、下表面的压力差，使升力系数有所减小；另一方减小上、下表面的压力差，使升力系数有所减小；另一方面，空气通过缝隙加速后，贴近上表面流动，能够增大上面，空气通过缝隙加速后，贴近上表面流动，能够增大上表面附面层中的空气动能，以延迟气流分离的产生，又具表面附面层中的空气动能，以延迟气流分离的产生，又具有增大升力系数的作用。有增大升力系数的作用。前缘襟翼：前缘襟翼：安装在机翼前缘上的增升装置。安装在机翼前缘上的增升装置。前缘襟翼种类：前缘襟翼种类： 下垂式前缘襟翼下垂式前缘襟翼 “克鲁格克鲁格”(Krueger) (Krueger) 前缘襟翼。前缘襟翼。 克

51、鲁格襟翼：克鲁格襟翼：机翼前缘下表面的一块面板。机翼前缘下表面的一块面板。可向前下方打开。可向前下方打开。打开后，可安排成无缝隙或有打开后，可安排成无缝隙或有缝隙两种。缝隙两种。 下垂式前缘襟翼：下垂式前缘襟翼：一个可操纵的机翼前缘，不使一个可操纵的机翼前缘，不使用时，保持机翼前缘原形；使用时，保持机翼前缘原形；使用时，在作动筒驱动下，整个用时，在作动筒驱动下，整个前缘向下滑动，形成下垂的机前缘向下滑动，形成下垂的机翼前缘。翼前缘。增升原理增升原理 气流流过高速飞机机翼特点：气流流过高速飞机机翼特点：高速飞机机翼采用前缘尖高速飞机机翼采用前缘尖锐、相对厚度较小的翼型。当它以一定迎角飞行时，由锐

52、、相对厚度较小的翼型。当它以一定迎角飞行时，由于前缘上表面没有形成光滑的流道，气流在前缘受挫即于前缘上表面没有形成光滑的流道，气流在前缘受挫即会产生气流分离，而使机翼升力系致大大降低。会产生气流分离，而使机翼升力系致大大降低。小小迎角迎角时，平滑的层流时，平滑的层流分离区分离区大迎角时，前缘大迎角时，前缘局部气流分离局部气流分离 打开克鲁格襟翼，可减少打开克鲁格襟翼，可减少前前缘与相对来流之间的夹角，缘与相对来流之间的夹角，使气流能沿平滑流道流过上使气流能沿平滑流道流过上翼面，不再产生气流分离。翼面，不再产生气流分离。 后缘襟翼与前缘襟翼结合，后缘襟翼与前缘襟翼结合，大大提高后缘襟翼的增升效大

53、大提高后缘襟翼的增升效果。果。放下前缘襟翼放下前缘襟翼放下前缘襟翼后，分离消失放下前缘襟翼后，分离消失3 3、前缘缝翼、前缘缝翼前缘缝翼：前缘缝翼：是指安装在机是指安装在机翼前缘的一个小翼面。翼前缘的一个小翼面。增升原理：增升原理：控制附面层内控制附面层内气流的流速，降低上翼面气流的流速，降低上翼面压强。消除旋涡。压强。消除旋涡。既可增加升力，又能延缓既可增加升力，又能延缓气流的分离，从而避免大气流的分离，从而避免大迎角下的失速。迎角下的失速。前缘缝翼的作用a.a.提高界迎角，降低飞机失提高界迎角，降低飞机失速速度。速速度。使用前缘襟翼可以使临界使用前缘襟翼可以使临界迎角提高迎角提高10101

54、515b.b.提高最大升力系数。提高最大升力系数。固定式固定式可动式可动式自动式自动式可操纵式可操纵式小翼面都与机翼前小翼面都与机翼前缘之间形成固定的缘之间形成固定的缝隙缝隙依靠作用在前缘上的气依靠作用在前缘上的气动载荷使小翼面伸出或动载荷使小翼面伸出或收回收回由驾驶员或自动驾驶由驾驶员或自动驾驶系统操纵系统操纵速度增大时，会使速度增大时，会使阻力增大阻力增大用在低空低速飞机上用在低空低速飞机上与后缘襟翼自动配合与后缘襟翼自动配合动作，防止在大迎角动作，防止在大迎角下使用后缘襟翼造成下使用后缘襟翼造成飞机失速飞机失速前缘缝翼沿机翼前缘的分布前缘缝翼沿机翼前缘的分布 布满布满全全翼展；翼展； 布

55、置布置在翼尖、副翼前的。在翼尖、副翼前的。 布置在翼尖的缝翼主要是用来在大迎角下延缓翼尖部分的布置在翼尖的缝翼主要是用来在大迎角下延缓翼尖部分的气流分离，提高副翼的操效率，从而使飞机的横向稳定性气流分离，提高副翼的操效率，从而使飞机的横向稳定性和操纵性得到改善和操纵性得到改善 。附面层附面层吹除装置：吹除装置：将高压空气从机翼上表面吹出，并以高速吹入附将高压空气从机翼上表面吹出，并以高速吹入附面层，加速附面层内气流流速，增加动能，推延附面层分离。面层，加速附面层内气流流速，增加动能，推延附面层分离。p种种 类类： 安在机翼安在机翼前缘：前缘：使使机翼上表面的附面层气流加速。机翼上表面的附面层气流加速。 安装在机翼的后缘襟翼安装在机翼的后缘襟翼前面：前面：高压高压空气从机翼后缘吹出，沿襟翼上表面流过，推迟