民航基础知识教案内容

长沙航空职业技术学院教案PAGE 第1页共5页飞行基本原理第一节气流特性气流和相对气流空气流动简称为气流。空气与物体之间有相对运动，就有相对气流。流线和流线谱：空气经过空间任意一点的速度、压力和密度都不随时间而变化的气流叫稳定气流，稳定气流中空气质点流动的路线叫流线。许多流线所组成的反映空气流动全貌的图形叫流线谱。飞机的翼型和迎角都会对流线谱产生影响。机翼的剖面形状简称为翼型。如果机翼在相对气流中的关系位置改变了，流线谱就会改变，机翼的压力分布也就随之而变。

迎角对于流线谱也有变化影响。飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，要引用低速气流的两个定理：气流连续性原理和伯努利定律。二、气流的连续性原理我们知道，在河道宽而深的地方，河水流得比较慢；而在河道窄而浅的地方，却流得比较快。夏天乘凉时，我们总喜欢坐在两座房屋之间的过道中，因为那里常有“过堂风”。在山区你可以感到山谷中的风经常比平原开阔的地方来得大。这些现象都是流体“连续性定理”在自然界中的表现。气流的连续性原理：当气流连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的气流都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的气流的质量和从另一切面流出的气流质量是相等的。

气流连续性方程式：M=PVA质量=密度*速度*面积三、伯努利定律气流连续性定理阐述了低速气流在流动中流速和管道切面之间的关系。低速气流在流动中，不仅流速和管道切面相互联系，而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流低速气流在流动中流速和压力之间的关系。伯努利定理基本内容：流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。同连续性定理一样，伯努利定理的应用也是有条件的，它只适应于：(1)理想流体、(2)不可压缩流、(3)定常流动、(4)在所考虑的范围内，没有能量的交换、(5)在同一条流线上或同一根流管上。气流连续性定理和伯努利定理是空气动力学中两个最基本的定理，它们说明了流管截面积、气流速度和压力这三者之间的关系。综合这两个定理，我们可以得出如下结论：低速定常流动的气体（不可压定常流动），流过的截面积大的地方，速度小，压强大；而截面积小的地方，流速大，压强小。这一结论是解=释低速飞机机翼上空气动力产生的根据。需要再次强调的是，在这里得出气体的连续性定理和伯努利定理只适用于低速，即气流不可压缩、密度不变的流动情况，不能推广到高速流动的气体。第二节升力、阻力、侧力的产生和变化飞机在空气中运动或者空气流过飞机时，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机各部分所受到的空气动力的总和，叫总空气动力，通常用R表示。升力的产生与变化升力的产生从流线谱可以看出：空气流到机翼前缘，分成上、下两股，分别沿机翼上、下表面流过，而在机翼后缘重新汇合向后流去。在机翼上表面，由于比较凸出，流管变细，说明流速加快，压力降低。在机翼下表面，气流受到阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。于是，机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和，就是机翼的升力。影响升力大小的因素迎角、飞行速度、空气密度、机翼面积、翼型迎角的变化规律：参见书59页图4—12.小于临界迎角，迎角和升力成正比；达到临界迎角，升力最大；大于临界迎角，升力与迎角成反比。飞行速度的关系：升力与飞行速度的平方成正比。横侧平衡。俯仰平衡飞机的俯仰平衡是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零。飞机取得平衡后，不绕横轴转动，迎角保持不变。方向平衡飞机的方向平衡是指作用于飞机的左偏力矩和右偏力矩之和为零。飞机取得方向平衡后，不绕立轴转动，侧滑角不变或没有侧滑角。横侧平衡飞机的横侧平衡是作用于飞机的各滚转力矩之和为零。飞机取得横侧平衡后，不绕纵轴滚转，坡度不变或没有坡度。作用于飞机的滚转力矩，主要有两翼升力对重心形成的力矩。飞机的安定性飞机的安定性就是飞行中，当飞机受微小扰动（如阵风、发动机工作不均衡、舵面的偶尔偏转等）而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失后，不经飞行员操纵，飞机自动恢复原来平衡状态的特性。飞机的安定性包括：俯仰安定性、方向安定性和横侧安定性。

飞机安定性的的强弱，一般由摆动衰减时间、摆动幅度、摆动次数来衡量。当飞机受到扰动后，恢复原来平衡状态时间越短，摆动幅度越小，摆动次数越少，飞机的安定性就越强。飞机的俯仰安定性：指飞机受微小扰动迎角发生变化，自动恢复原来迎角的特性。飞机是通过水平尾翼产生的附加升力，对机场重心形成机头下俯或上仰的安定力矩来获得迎角安定性的。此外，飞机的重心位置对迎角安定性有较大影响，所以，飞机的配载是很重要的。

飞机的方向安定性：指飞机受到扰动使方向平衡遭到破坏，扰动消失后，飞机又趋向于恢复原来的方向平衡状态。飞机的方向安定力矩是在侧滑中产生的。飞机的侧滑是指飞机的运动方向同收音机的对称面不平衡，相对气流是侧前方（左、右侧）流向飞机的飞行状态。飞机主要依靠垂直尾翼的作用、产生一个对飞机重心的安定力矩使机头左、右偏转来消除飞机侧滑的。

飞机的横侧安定性：是指在飞行中，飞机受到扰动以致横侧平衡状态遭到破坏，而在扰动消失后，飞机又趋向于恢复原来的横侧平衡状态。飞机的横侧安定性主要靠机翼上的反角、后掠角和垂直尾翼的作用产生的。飞机的操纵性飞机除应有必要的安定性外，还应有良好的操作性，这样才能保证飞行员有意识的飞行。飞机的操作性是只指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。操纵动作简单、省力，飞机反应快，操作性就好，反之则不。飞机的操纵性同样包括俯仰操纵性、方向操纵性和横侧操纵性。飞机的俯仰操纵性是飞行员操纵驾驶杆使升降舵偏转之后，飞机绕横轴转动而改变迎角等飞行状态的特性。在直线飞行中，飞行员向后拉驾驶杆，升降舵向上偏转一个角度，在水平尾翼上产生向下的附升力，对飞机重心形成俯仰操作力矩，迫使机头上仰，迎角增大。驾驶杆前后的每个位置对应着一个迎角或飞行速度。飞机的方向操纵性，就是在飞行员操纵方向舵后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行特性。与俯仰角相似，在直线飞行中，每一个脚蹬位置，对应着一个侧滑角，蹬右舵，飞机产生左侧滑；蹬左舵，飞机产生右侧滑。飞机的横侧操纵性是指在飞行员操纵副翼后，飞机绕纵轴滚转而改变滚转角速度、