流体力学研究性课题ppt

1、流体力学研究性课题流体力学研究性课题飞艇的基本介绍飞艇的基本介绍 机机 电电 1213 1213 班班 覃海波覃海波 1222308812223088 张张 威威 1222308412223084 杨渊博杨渊博 12223080 12223080 一、飞艇发展简史一、飞艇发展简史 二、飞艇在国内外的发展状况二、飞艇在国内外的发展状况 三、飞艇的优缺点、飞艇的优缺点 四、飞艇的静力学工作原理、气动控制原四、飞艇的静力学工作原理、气动控制原理理 五、飞艇的受力参数五、飞艇的受力参数 六、飞艇形状、载重及用途六、飞艇形状、载重及用途 七、飞艇应用前景七、飞艇应用前景一、飞艇的发展简史一、飞艇的发展简

2、史 1784年，法国罗伯特兄弟制造了一艘人力年，法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇飞艇一、飞艇的发展简史一、飞艇的发展简史 18世纪世纪60年代，以蒸汽机、内燃机、电动年代，以蒸汽机、内燃机、电动机为动力的飞艇机为动力的飞艇 一、飞艇的发展简史一、飞艇的发展简史 20世纪初的硬式飞艇，载重更大世纪初的硬式飞艇，载重更大 硬式飞艇空难一、飞艇的发展简史一、飞艇的发展简史 第一次世界大战前后飞艇发展较快的时期第一次世界大战前后飞艇发展较快的时期 一、飞艇的发展简史一、飞艇的发展简史现代飞艇：现代飞艇： 作为为侦测和通信平作为为侦测和通信平台台“海龟海龟”，水陆两栖飞艇水陆两栖飞艇采用了先采用了先进的

3、斯特进的斯特林发动机，林发动机，可以长时可以长时间在空中间在空中飘浮飘浮二、飞艇在国内外的发展状况二、飞艇在国内外的发展状况 1、国内、国内1、监视周边、监视周边2、战时可以替代卫星、战时可以替代卫星3、可执行特殊任务、可执行特殊任务4、短距离载重、短距离载重二、飞艇在国内外的发展状况二、飞艇在国内外的发展状况 1、国内国内结束了向国外购买载人飞艇的历史；结束了向国外购买载人飞艇的历史；“哨兵哨兵3”系留飞艇成功完成系留飞艇成功完成了了1000米升空试验；广告宣传、地质勘探、航空摄影米升空试验；广告宣传、地质勘探、航空摄影二、飞艇在国内外的发展状况二、飞艇在国内外的发展状况1、国外1、运输界的

4、、运输界的战斗机战斗机2、军用、军用3、科研探测、科研探测4、旅游观光、旅游观光三、飞艇的优缺点三、飞艇的优缺点1、优点、优点（1）飞行速度较低可以垂直起降，不需要长）飞行速度较低可以垂直起降，不需要长距离跑道，载重量大，定点时燃油消耗率距离跑道，载重量大，定点时燃油消耗率极小；极小；（2）可用于搜救、海岸警卫等军用领域。其）可用于搜救、海岸警卫等军用领域。其驻空高度低，接收和发射信号的延时短，驻空高度低，接收和发射信号的延时短，可以充当卫星完成中继转播、侦察、探测可以充当卫星完成中继转播、侦察、探测气象等任务；气象等任务；（3）另外，广告飞艇得到了极大地流行。）另外，广告飞艇得到了极大地流行

5、。三、飞艇的优缺点三、飞艇的优缺点2、缺点、缺点（1）对定点和行进的控制、气囊充气和放气）对定点和行进的控制、气囊充气和放气控制、飞艇回收和修复等技术还没有很满控制、飞艇回收和修复等技术还没有很满意的理论和大量实践上的指导；意的理论和大量实践上的指导；（2）飞艇的造价也非常昂贵；）飞艇的造价也非常昂贵；（3）抗风能力差；飞行姿态飘逸，体积大而）抗风能力差；飞行姿态飘逸，体积大而动力比较小；动力比较小；（3）由于需要冲入必要的氦气或是氢气才能）由于需要冲入必要的氦气或是氢气才能飞行，使用相对不方便飞行，使用相对不方便 四、飞艇的静力学工作原理和气动四、飞艇的静力学工作原理和气动控制原理控制原理1

6、、要求飞艇在最大飞行速度时前驻点的内外、要求飞艇在最大飞行速度时前驻点的内外压力差不低于压力差不低于 p0，临界条件为：，临界条件为：工程算法采用经验公式工程算法采用经验公式：pvp02max21vp2max033. 0125 四、飞艇的静力学工作原理和气动四、飞艇的静力学工作原理和气动控制原理控制原理2、飞艇主要依靠浮力来克服重力，而浮力主、飞艇主要依靠浮力来克服重力，而浮力主要来自飞艇的气囊。飞艇的净浮力为：要来自飞艇的气囊。飞艇的净浮力为：Ln为净浮力，为净浮力， Vgb为飞艇气囊的体积为飞艇气囊的体积VLgbHeairng 四、飞艇的静力学工作原理和气动四、飞艇的静力学工作原理和气动控

7、制原理控制原理3 3、总静升力：、总静升力： GgLVTRPVtAGstA 五、飞艇的受力参数五、飞艇的受力参数1 1、几何参数、几何参数： VlRe 五、飞艇的受力参数五、飞艇的受力参数2 2、飞艇的体积和表面积：、飞艇的体积和表面积： 飞艇相对地面的行进速度飞艇相对地面的行进速度Vg是飞艇相对空气的速度是飞艇相对空气的速度V与水平风速与水平风速Vw的矢量和：的矢量和：工程估算：工程估算：A表示飞艇的最表示飞艇的最大横截面积；大横截面积；Cv和和Cs分别是分别是体积系数和表面积系数：体积系数和表面积系数：根据飞艇的轮廓线根据飞艇的轮廓线R=R(x)来来计算飞艇的体积和表面积：计算飞艇的体积和

8、表面积： 六、形状、载重及用途六、形状、载重及用途 推进推进装置装置气囊气囊尾翼尾翼电力电力架线架线吊舱吊舱基本外形基本外形 六、形状、载重及用途六、形状、载重及用途 飞艇设计：飞艇设计：1、气体流过椭球式外形时，飞艇周围的气、气体流过椭球式外形时，飞艇周围的气压分布对称，只对飞艇提供阻力，不提供升压分布对称，只对飞艇提供阻力，不提供升力，故有下图所示的升力体式飞艇外形力，故有下图所示的升力体式飞艇外形 六、形状、载重及用途六、形状、载重及用途 外形气动力系数外形气动力系数（气动力系数和来流攻角的关系）（气动力系数和来流攻角的关系）图中可以看出升力系数随来流图中可以看出升力系数随来流攻角的增大

9、而增大，升阻比攻角的增大而增大，升阻比L/D也随来流攻角的增大而增也随来流攻角的增大而增大大 六、形状、载重及用途六、形状、载重及用途 ClCdCmL/D-300.10260.0576-0.01081.7813000.11180.0586-0.01821.9079300.11940.0590-0.02542.0237600.20240.07080.01362.8588900.28920.08920.00503.2422不同迎角下飞艇的气动力系数（不同迎角下飞艇的气动力系数（V=20m/s） 六、形状、载重及用途六、形状、载重及用途 网格划分外场的网格分布外场的网格分布流场对称面内的网格分布流场

10、对称面内的网格分布流场对称面内飞艇头流场对称面内飞艇头部的边界层网格分布部的边界层网格分布飞艇在来流速度飞艇在来流速度为为20m/s，攻角，攻角为零度时为零度时七、飞艇的应用前景七、飞艇的应用前景长航时长航时飞艇将在空气动力设计上不断改进（如采用浮升一体化布飞艇将在空气动力设计上不断改进（如采用浮升一体化布局形式等），从而提高飞艇的升阻比，同时采用诸如太阳局形式等），从而提高飞艇的升阻比，同时采用诸如太阳能与燃料电池组合供电等方式，使飞艇续航时间不断增长。能与燃料电池组合供电等方式，使飞艇续航时间不断增长。大载重大载重飞艇的载重能力将不断提高，达到百吨以上。这种超大型飞艇的载重能力将不断提高，达到百吨以上。这种超大型载重飞艇不仅可搭载更多的乘客进行长途旅行，而且可在载重飞艇不仅可搭载更多的乘客进行长途旅行，而且可在发生类似汶川大地震的突发事件时用作转移伤员的交通工发生类似汶川大地震的突发事件时用作转移伤员的交通工具具更环保更环保在越来越提倡环保的今天，飞艇将更趋向于采用环保燃料，在越来越提倡环保的今天，飞艇将更趋向于采用环保燃料，如利用气体燃料、藻类生物燃料以及太阳能电池等提供动如利用气体燃料、藻类生物燃料以及太阳能电池等提供动力，以减少环境污染。力，以减少环境污染。多功能一多功能一体化体化民用运输领域，飞艇内的设施越来越