李幼兰主编《空气动力学和维护技术基础》课件

空气动力学基础民用航空器维修基础系列教材李幼兰《空气动力学和维护技术基础》课件制作人：破晓第一章大气物理学主要内容：1.1大气的重要参数1.2大气层的构造1.3国际标准大气1.4气象对飞行的影响1.1大气的重要物理参数1.大气密度【大气密度】指单位体积内的空气质量，国际单位：kg/m3

。公式表示：大气层密度分布规律：大气密度随高度增加而减小，22000ft（6.7km）高度的大气密度为海平面大气密度的1/2。1.1大气的重要物理参数2.大气温度【大气温度】大气层内空气的冷热程度，常用单位：摄氏温度（

C）、华氏温度（

F）、热力学温度（

K）大气层温度分布规律：在大约11km高度以下的大气层内，随高度增加温度下降。温度高低表征空气分子平均动能的大小。1.1大气的重要物理参数3.大气压力【大气压力】大气层内空气的压强，国际单位：Pa（N/m2）。大气层压强分布规律：在大气层内，随高度增加压强减小。大气压强产生原因：1）空气重力；2）空气分子不规则的热运动；1.1大气的重要物理参数4.黏性【黏性】黏性是流体的固有属性，当流体内相邻两层之间流速不同，或流体与物体间发生相对运动时，两流层接触面上或流体和物体接触面上便发生相互牵扯的力，这种特性就是流体黏性。【牛顿黏性定律】黏性切应力与两层流体间的相对速度成正比，与两层流体间距离成反比，即：1.1大气的重要物理参数—μ为动力黏性系数(或黏性系数)，量纲为kg/(m∙s)；S为接触面面积所以，流体黏性力为：满足牛顿粘性定律的称为牛顿流体（水、空气），不满足的为非牛顿流体（水银、血液）。黏性系数随温度变化规律：流体黏性变化原因：气体产生黏性，主要是气体分子不规则运动造成各流层之间的动量交换；而液体产生黏性，主要是液体分子间的分子力作用。没有黏性的流体称为理想流体。1.1大气的重要物理参数1.1大气的重要物理参数5.压缩性【压缩性】一定量的空气，在压力或温度变化时，其体积和密度也发生改变的特性称为压缩性；而抵抗压缩变形的特性称为弹性。压缩性系数：为单位压强差所产生的单位比体积增量：体积弹性模量：为压强增量与单位比体积增量之比：整个课程课件花了作者近1个月时间，请大家支持原创！！您的支持是我为大家提供更好服务的动力源泉完整课件：请加微信号：JX_DXT1.1大气的重要物理参数6.声速（音速）【声速】小扰动在介质中的传播速度。国际单位：m/s在该介质中弹性模量越大，该介质就越不易压缩，声速越大，因此声速大小可以看成是介质可压缩性大小的一个指标。1.1大气的重要物理参数在绝热可逆（等熵）过程：在大气层中，随高度的增加，大气温度下降，声速也随之降低。1.1大气的重要物理参数7.湿度【湿度】大气的潮湿程度称为湿度，常用相对湿度表示。【相对湿度】指大气中所含水蒸气的量与同温度下大气中所能含有的水蒸气最大量之比。当相对湿度为100%时，说明当下大气中水蒸气处于饱和状态。【露点温度】大气的相对湿度为100%时的温度。湿度越大，空气的密度就越小，飞机的起飞距离就越长。1.2大气层的构造大气层分五层：对流层，平流层（同温层），中间层，电离层，散逸层1.对流层：由地面到距地面约11km范围，赤道处高约17km，两极处低约7～8km特点：1）大气质量的3/4和全部水蒸气集中在这一层；

2）气象最为复杂，有：云、雨、雪、雹等现象；

3）有水平方向和铅垂方向阵风；

4）物理参数（压强、密度、温度、声速）随高度增加而降低。1.2大气层的构造2.平流层（同温层）：由对流层顶部到距地面约50km范围特点：1）平流层下半部分（对流层顶部到距地面约20km），大气温度不随高度变化，常年平均值为-56.5C；然后随高度增加温度上升，到平流层顶部温度在0C左右；

2）没有空气对流引起的铅垂方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定；

3）无云、雨、雪、雹等现象，能见度好，气流平稳，空气阻力小。1.2大气层的构造3.中间层：由平流层顶部到距地面约80km范围。特点：1）空气十分稀薄；

2）温度随高度增加而下降，空气在铅垂方向有强烈运动。4.电离层：由中间层顶部到距地面约800km范围。特点：1）空气十分稀薄而且处于高度电离状态，氮气、氧气分子电离成为离子和自由电子，能吸收无线电波；1.2大气层的构造2）由于空气电离释放热量，这一层温度很高，且随高度增加温度上升；

3）由于空气密度极小，声波无法传播。5.散逸层：大气最外层特点：地心引力很小，大气分子不断向星际空间逃逸；1.3国际标准大气（ISA）1.3.1国际标准大气制定原因实际大气层随地理位置、高度、季节、时间不同而不同，而人类各种飞行活动与实验要比较，所以需要一个标准大气作为基准。1.3.2国际标准大气模型1）大气是静止的、相对湿度为零的、洁净的完全气体：2）以海平面作为计算高度起点：

h=0km，=1.225kg/m3，p=101325Pa，T=15C，a=340.29m/sh=0-11km:h=12-20km:1.4气象对飞行活动的影响1.4.1阵风对飞机飞行的影响【阵风】大气层中空气短时间强烈运动产生的扰动称为阵风；阵风可分水平阵风、垂直阵风、侧向阵风。【水平阵风】从飞机前面或从飞机后面吹来的与飞机飞行方向平行的阵风称为水平阵风。水平阵风对飞机飞行性能的影响：会突然改变飞机相对气流的速度，会使飞机升力突然变大或突然减小，使飞机产生颠簸。【垂直阵风】由下向上或由上向下吹来的垂直方向的阵风称为垂直阵风。垂直阵风对飞机飞行性能的影响：不但会突然改变飞机相对气流的速度，还会改变飞机迎角；由下向上的垂直阵风使飞机相对气流速度突然增大，迎角也突然增大；由上向下的垂直阵风使飞机相对气流速度突然减小，迎角也突然减小；因此垂直阵风对飞机飞行性能影响比水平阵风大。遇到由下向上的垂直阵风时，飞机如是大迎角小速度飞行，应减小迎角，增大速度；如是小迎角大速度飞行，可适当减小速度，增大迎角【侧向阵风】由飞机侧面吹来的阵风称为侧向阵风。侧向阵风对飞机飞行性能的影响：破坏飞机侧向气动力的平衡，造成飞机左右摇晃，摆头，可通过方向舵和副翼控制。1.4.2风场对飞机起飞着陆性能的影响风场对飞机起飞着陆性能影响较大：1）当沿跑道方向有风时，飞机一般应逆风起飞或着陆；2）当在垂直跑道方向有风时，飞机起飞离地后在空中一般采用改变航向的方法进行修正；在着陆时，一般采用侧滑着陆；3）强烈低空风切变对起飞、着陆的飞机危害极大。1.4.3云对飞机飞行的影响【积雨云】温度下降使云中所含水蒸气达到饱和状态而形成积雨云。云对飞行影响：

1）机场上空云层过低，会影响飞行员目测着陆；2）飞机穿过积雨云时，会受到闪电、冰雹的袭击，而且会遭遇风切