固定翼飞机飞行原理简介甲固定翼飞机之基本空气动力学空气

固定翼飛機飛行原理簡介1甲、固定翼飛機之基本空氣動力學一、空氣動力之型式翼弦線氣動力中心ac氣動升力La下洗氣流改變相對風方向氣動力矩Ma並且LaUe而DaUe遠端下洗角氣動阻力Da相對風UU---La及Da皆以ac為施力wd:下洗風:有效功角有效相對風Uee點，但M與ac無關。通常,wUUeU,eadDa不等於飛行的阻力(§三)二、空氣動力之數學---air：空氣密度---S：翼面積La、Da及Ma之量化關係：CdClLa1U2SC1U2SC2airel2airlDa1airU2SCd、Ma1airU2SCmCm22---Cl、Cd、Cm：與成右圖之函數關係的常數討論：(1)Cm幾乎與無關失Cl(2)Cl與的函數存在有線性區速La函數之線性關係：Claw區---aw：線性區之函數斜率線性區失---aw的值為機翼之3D形狀的函數速(工作區)區2翼弦彎曲(camber)的效應之一W0CLW11UeUe2W-1-1W2UeUe翼弦彎曲會使升力曲線左右移動，其效果等於改變有效攻角(2)線性區之升力係數變為 Cl aw( )翼尾控制面之作用原理翼尾控制面之擺動等於改變翼面之彎曲--- 這樣的彎曲使得 ，0 1--- 因此，升力係數變為Cl aw( )翼面3D形狀的影響翼面的展弦比(AR)將影響aw及AR的定義為翼展的平方除以翼面積==>翼展越大的翼面其AR也越大--- AR愈大aw也增大，但 則變小翼面的形狀將決定ac的位置(右圖)一般翼面的ac在右圖兩例之間

：camber之函數Ue翼尾控制面c/4平直機翼cacbcc/2AR=b2/Sac三角翼b3翼面其他運動的影響翼面的運動將改變相對U氣流的方向，從而改變機翼的攻角一般而言， us U，因此

u機翼運動遠端sr相對風U-us相對氣流Ur實際相對風Urrus/U【另例】飛機旋轉所致的翼面(相對於CG的)運動qus=qXtpus=py1rus=lvtrCGCGu=pyy2y1lvtXt2s機體的旋轉將造成控制翼面有相較於CG的相對運動，從而改變了這些控制翼面的有效攻角。這些控制翼面有效攻角的改變將產生額外的力或力矩。三、航行升力與航行阻力---U為飛航的反方向LLcosDsin、DTDcosLsinLTTaaaa一般，LaDa且1LTLa航行升力LT氣動升力LaDDaLaLa誘導TUac航行阻力DT阻力La稱為誘導阻力氣動阻力DaUeDT==>Da稱為濕阻力eDa4乙：固定翼飛機動態特性概述一、固定翼飛機之自由度與運動方式p,L：側滾速率(力矩)q,M：俯仰速率(力矩)r,N：橫搖速率(力矩)x-axis:前後(速度)y-axis:左右(側滑)z-axis:上下(升降)

RudderMRollingYawingprNPitchingLqElevatorAileron二、定翼飛機之力平衡x-axis---水平飛行狀態y-axisz-axis5LRFwFwRFwLFFwFwtTXaXtDSLSRLRSRFwFtWFwXaFtXtFwSLFwTDM0L0N06三、控制飛行動作的管道 -- 升降舵、方向舵、副翼、油門Elevatore

RudderrPitchingYawingEngineThrustTFlyingAilerona

Rolling

speed※一般而言，飛機的直線運動必須透過旋轉運動來達成。==>如「加減速與升降」透過 俯仰運動；而「側滑」則透過 側滾運動7四、改變飛行狀態之要件，譬如：爬昇、轉彎、等铆﹚锣舠Steadyturn

IncreasereversedailerontoleveltheaircraftIllustrationofTiltedliftaircraftvectormaneuverFTcos(WFTW:Centripetalforce(a)IncreasedAOAWIncreasethrusttocompensatedragforFFT FwFt﹚硉 蔼Constantspeedpull-up(climb)

Centripetal UR ULforceReversedaileronUURtobalancetheliftLAilerondeflectiontobanktheaircraftFT W8五、飛行體的運動模式○嚴格來說，一架飛機的六個運動自由度是相互偶合而無法分開獨立變化的。○然而，大體而言，一架飛機的所有的旋轉運動通常都不會是很劇烈，在這種情況之下，某些自由度之間的偶合現象將小到可以忽略。此時，飛行體的六個運動自由度將形成兩組幾乎是互相獨立的運動模式，茲分述如下：飛行體之縱向運動：a.自由度-俯仰(pitching)、升降、速度變化b.考慮項目-俯仰角度、俯仰速率、俯仰力矩、飛行速度、飛機的功角、升力，阻力與推力。c.控制管道-升降舵，油門。飛行體之橫向運動：a.自由度-側滾(rolling)、橫搖(yawing)、側滑(sideslip)b.考慮項目-側滾角度、側滾力矩、橫搖力矩、橫搖速率、側滑角度、飛機的轉彎速率。c.控制管道-方向舵、副翼。9附錄一：飛機功角與側滑角之詳細定義○飛機之功角 與側滑角 乃是就相對風而定義(下圖左)。對於靜止的大氣，相對風即是飛機本身速度之逆向量。若有陣風出現，則相對風為飛機速度之逆向量跟陣風的向量和。○機翼之功角為飛機縱軸跟相對風在縱向面 (x-z平面)的夾角，至於側滑角則是飛機縱軸跟相對風在橫向面(x-y平面)的夾角。若飛機沒有旋轉運動，則w/U以及v/U。此時，改變w等於改變，而改變v也等於改變，也就是w/U以及v/U。w的同時另一方面，飛機的俯仰動作也會改變功角。換言之，如果飛機在改變也改變了俯仰角