飞行原理29224

1、飞行原理飞行原理 :要在空中飞行，需要考虑的不外乎空力的问题，要制造具有优越的空力的飞 机就必须考虑到 重量 、升力、阻力、推力 四个根本要素。谈重量除去机体重量、燃料乘坐的人之外还包括货 物的撘载量。 升力就是飞机胜过重量的力量。阻力就是种种气流交织在一起把飞机引向前方的力量。 推力就是胜过抗力在空气中使飞机前进的力量。鸟类和飞机的升力，主要是借着气流流过机翼外表的气流所造成的。航空界 以前有句俗语说 : 只要有强力的引擎即使是门板也一定能飞。 这句话虽然是夸 张了点，但并非不切实际，因为只要给予螺旋桨强大的马力，任何笨拙的机翼也 能强拉飞起来。但是要在空中飞的更有效率分法是调整机体的形状。

2、换句话说， 要最大限度的发挥升力，最小限度的抑制阻力 。飞机在前进的时候，机翼上面的气流比机翼下面低，也就是说，飞行中的飞 机就是在空气中气流插进去的异物，促使气流把飞机往上推挤。 升力大小因为 种种的因素而被决定。 其中之一就是 机翼的面积 ，被气流吹打的面积越大， 产生 的升力越大。第二个要素是 速度 ，流经过机翼的的空气越快， 上下的压力差也就 越大。第三个要素是 冲角 ，也就是说，对气流的机翼的倾斜度在某一定界线内， 使得机翼上面的气流通路较长，速度便增加， 与机翼下的流速差增加，升力也就 变大，因此冲角越大升力也越大。随着升力的作用与飞机的前进便产生了所谓的阻力，阻力主要有三种，那就

3、是摩擦力、形状阻力和诱导阻力，前两种是因为飞机通过空气发生的， 可以借着 航空科学的进步和机体流线形调整而减小，我们可以想象一个方盒子跟一个圆球 在空气中前进的阻力差异。诱导阻力那么是机翼所产生的升力的副产物，可以说这 是发生升力必然引起的代价。因为升力是由于气压差所产生，但是同时也发生吹 下或伴流之类的情势。这主要是在翼的尖端引起的，随着飞机的前进，机翼尖端便会产生螺旋状的气尾，将飞机拉向后，这就是所谓的诱导阻力。一个机翼不可能无限长，一定有端点，我们现在知道翼端是很多问题的根源,翼前缘有点后掠的飞机，因几何形状的关系，翼前缘的气流不但往后走而且往外 流，使翼端气流更复杂于是有各式各样的方法

4、来减少诱导阻力，常见的有1:把翼端整成圆弧状，尽点人事3:把翼端装上油箱或电子战装备，顺便隔离气流，不让它往上翻(NASA.tUi 片)4:小翼是目前最流行的作法，大局部小翼是往上伸，但也有些是往下伸的,实机的小翼很明显，飞行时看的非常清楚，波音 747-400的小翼相信很多搭乘过的人都注意到，小翼的作用除了隔离翼端上下的空气外减少诱导阻力外，因安装的角度关系还多少可提供一些向前的分力节省一点马力(MASA照片除了这三种阻力之外，其实还有另外一种阻力，不过这是在飞机以超音速飞 行时才会产生一架飞机能够飞上天空以后，飞机的飞行时间是我们接着需要考虑的重要要 素，而展弦比是飞机长时间飞行的重要要素

5、，因为如果一架滑翔机有非常高的展 弦比，即使没有乘上升气流，他仍就可以滑行很久。所谓的展弦比，就是翼长与翼弦的比例，通常展弦比越大机翼就显的越细长。 藉 由机翼的展弦比就可以知道飞机搭载一定燃料时，可以飞行多远。飞机最重要的局部当然是机翼了，飞机能飞在空中全靠机翼的浮力，机翼的剖面称之为翼型，为了适应各种不同的需要，航空前辈们开展了各种不同的翼型, 从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有，翼型的各部名称如， 100年来有相 当多的单位及个人做有系统的研究。不过为翼型实在太多种类了，飞机界称呼翼型一般常分成以下几类：?1、全对称翼：上下弧线均凸且对称。?2、半对称翼：上下弧线均凸但不对称。?3、

6、克拉克丫翼：下弧线为一直线，其实应叫平凸翼，有很多其它平凸翼型，只是克拉克丫翼最有名，故把这类翼型都叫克拉克 丫翼，但要注 意克拉克丫翼也有好几种。?4、S型翼：中弧线是一个平躺的S型，这类翼型因攻角改变时，压力中心较不变动，常用于无尾翼机。?5、内凹翼：下弧线在翼弦在线，升力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔机，所有的鸟类除蜂鸟外都是这种翼型。?6、其它特种翼型。以上的分类只是一个粗糙的分类，在观察一个翼型的时候，最重要的是找出它的中弧线，然后再看它中弧线两旁厚度分布的情形，中弧线弯曲的方式、 程度 大至决定了翼型的特性， 弧线越弯升力系数就越大 ，但一般来说光用眼睛看非常 不可靠，克拉克 Y

7、 翼的中弧线就比很多内凹翼还弯。? 在评价一部飞机的性能上， 翼面负载 是评估一架飞机性能很重要的指针就 翼面负载是主翼每单位面积所分担的重量， 模型飞机采用的单位是每平方 公寸多少公克g/dm2，实机的的单位那么是每平方公尺多少牛顿N/m2，翼面负载越大意思就是相同翼面积要负担更大的重量，如果 买飞机套件的话大局部翼面负载都标示在设计图上，计算翼面负载很简 单，把飞机全配重量不加油秤重以公克计， 再把翼面积计算出来以平 方公寸计一般为简化计算， 与机身结合局部仍算在内两个相除就得出 翼面负载，例如一架 30 级练习机重 1700公克，主翼面积 30平方公寸， 那么翼面负载为 56.7 g/d

8、m2。机翼的升力随攻角的增大而增加，攻角就是翼弦线与气流的夹角如图 3-10，攻角为零度时对称翼此时不产生升力， 但克拉克 Y 翼及内凹翼仍有升力， 后二种翼型要负攻角才不产生升力，不产生升力的攻角叫零升攻角如图 3-11，所以对称翼的零升攻角就是零度，谁都知道攻角增加有一个上限，超过 这上限就要失速，那机翼什么时候会失速呢？图3-12a是飞机正常飞行时流经机翼的气流，图3-12b是飞机失速时的气流，这时上翼面产生强烈乱流， 直接的结果是阻力大增，而且气流冲击上翼面， 使升力大减， 于是重力主控这架 飞机，就是摔下去啦那我们想事先知道机翼什么时候会失速，这就有需要知道雷诺数，雷诺数原始公式是：

9、Re= p ?V?b/ 卩p是空气密度、V是气流速度、b是翼弦长、卩黏性系数。雷诺数越大流经翼外表的边界层越早从层流边层过渡为紊流边界层，而紊流边界层不容易从翼外表别离，所以比拟不容易失速，雷诺数小的机翼边界层尚未 从层流边层过渡为紊流边界层时就先别离了， 一般翼型的数据都会注明该数据是 在雷诺数多大时所得，展弦比方没特别说明那么是无限大， 翼型资料上大都会告诉你雷诺数多少时在几度攻角失速，雷诺数越大越不容易失速如图3-13丨，一架 飞机的失速角不是一定值，速度越慢时雷诺数小越容易失速， 翼面负载越大时，因飞行时攻角较大也越容易失速，三角翼飞机翼弦都很大，所以雷诺数大，1.5升力像數T 0比拟

10、不容易失速。3,000,000kBoaoDO叽 000 00,0004812 L6 2G攻角03-13实机在设计时都会设法在失速前使机翼抖动及操纵杆震动，或者在机翼上装置气流别离警告器，以警告驾驶员飞机即将失速飞机的设计过程：所谓设计飞机是把一个设想，由意识形态的产生、到实际具体飞机呈现眼前之一系列，一连串之行动及工作，其经过构思、调查分析、初步打样细部蓝图绘 制、零件制造、米购装备及试飞 一般飞机设计可分三大阶段 :(1) 成型设计阶段在此阶段中对飞机一般尺寸大小， 外观形状以及内部安排要适当研究及 决定。研究的方式是采用参数比照法对翼载、机翼后掠角度、弦展比、厚度比以 及一般机翼、尾翼之位

11、置加以分析比拟，选取最适当之数据与安排。同时，对多种引擎加以分析比拟，选取最适合飞机外形及结构需要，并能满 足任务需求之引擎，控制面的大小，决定于静态稳定以及操纵的需求。再者，在此阶段对未来的本钱以及制造也要做初步的分析。虽然此阶段所完 成之设计在大体上可以满足任务上的需求， 但是在设计的进一步过程中仍允许做 适当修正。此阶段所有的工作均为纸上作业 !(2) 初步设计阶段 在成型设计阶段，根据本钱或性能所选择之最正确大小尺寸，外型及安排，制 成模型经风洞试验之后，再做进一步的调整与修正，慢慢地外型开始趋于固定， 而不再做修正。此时飞机所用引擎以选定， 对于进气道及引擎短舱结构等问题进行详细之研

12、 究 。倘假设进气道结构十分复杂那么风洞试验是必要的。决定一架飞机或其它飞行 器的飞行性能，如速度、高度等，除飞机重量、发动机推力等要素外，最重要的 因素是作用于飞机的空气动力。 空气动力主要决定于飞机的外型。 在设计和研制 飞机时，首先是设计其外型， 因此就可以奠定作用于飞机的空气动力并推算飞行 性能。但是，这个工作只能做在最前，不能在飞机制造出来以后。因此确定飞机 空气动力的实验设计主要是风洞对于主要结构的负载、 应力、挠度等分析此刻应已随结构设计而展开。 气弹、 疲劳及颤振等分析亦应进行，某些结构件的静力实验亦应开始筹划执行。更准确之重量估算及更透彻之性能分析，在此阶段要不断的分析计算。

13、同时 对制造方法、工具、模型、夹具等，要做详细之方案与安排，动态稳定性与控制 对操纵面之影响在此时亦应决定。(3) 细部设计阶段此时一切外型均已决定，不再做更动。是否制造？在此时应做最后决定。细 部结构设计在此阶段内应完成。所有工具设计、制造蓝图、型架设计、夹具接头 等亦应在此阶段内完成。内部细部安排，诸如装备安装的固定座，油压管路，通 气导管，控制钢绳以及电线线路管等的固定均应决定。为了实际上的方便，实体模型在此可用于协助内部的安排。根据实际工作的 进展，对本钱做再进一步可靠的估计。所有之装配及另件此时皆已决定。问题:? 什么叫做风洞 ?风洞简单来说就是用来测试一物体的风阻 ,空气力学等系数

14、，而这个物体可以是汽车模型、飞机模型、机翼模型。风洞实验的根本原理是相对性原理和相似性原理。 根据相对性原理， 飞机在静止空气中飞行所受到的空气动力， 与飞机静止不动、 空气以同样的速度反方向吹来， 两者的作用是一样的。但飞机迎风面积比拟大，如机翼翼 展小的几米、十几米，大的几十米 (波音 747 是 60 米 )，使迎风面积如此 大的气流以相当于飞行的速度吹过来，其动力消耗将是惊人的根据相似性原理，可以将飞机做成几何相似的小尺度模型，气流速度在一定 范围内也可以低于飞行速度， 其试验结果可以推算出其实飞行时作用于飞机的空 气动力。而且风洞实验在航天科技开展过程中扮演重要的一环， 莱特兄弟于 1903 年试飞成功的动力飞机， 其机翼翼型设计乃借助于风洞实验； 迄今飞行器的开展 仍非常仰赖风洞实验测试， 所得到数据提供设计以及性能验证所需。 风洞实验应 用亦从航天领域扩散至其它领域，如污染扩散及防