空氣動力學(xué)基礎(chǔ)大氣物理學(xué)全解PPT課件

1、 知識要求 掌握大氣物理學(xué)基本概念 熟記大氣物理相關(guān)常用參數(shù)的定義、概念和單位 了解氣象活動對飛行的影響、大氣成分對機體腐蝕的影響第1頁/共31頁 大氣 包圍地球并隨地球一起運轉(zhuǎn)的空氣層 航空器的飛行與大氣層密切相關(guān)第2頁/共31頁1.1 大氣的重要物理參數(shù) 大氣的成分 氮氣 78% 氧氣 21% 其他 1% 大氣分子的運動 壓力、熱能 物理參數(shù) 溫度、壓力、密度 粘性、壓縮性、濕度、音速第3頁/共31頁大氣密度 大氣密度 單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量Vm第4頁/共31頁大氣溫度 大氣溫度 大氣層內(nèi)空氣的冷熱程度 單位 攝氏溫度、華氏溫度、絕對溫度K 三種溫度的換算關(guān)系第5頁/共31頁大氣壓力 大氣壓

2、力 大氣層內(nèi)空氣的壓強，即物體單位面積上承受的空氣的垂直作用力。 產(chǎn)生原因 上層空氣的重力對下層空氣造成了壓力 空氣分子不規(guī)則的熱運動 因為大氣壓力隨高度和溫度變化，所以規(guī)定在海平面溫度為15 時的大氣壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓第6頁/共31頁粘性 粘性 流體內(nèi)兩相鄰流層的流速不同時，或流體與物體間發(fā)生相對運動時，兩個流層接觸面上或流體和物體接觸面上便產(chǎn)生相互粘滯和相互牽扯的力，這種特性就是流體的粘性。第7頁/共31頁 氣體的粘度系數(shù)隨溫度升高而增大；液體的粘度系數(shù)隨溫度升高而減小。 影響空氣粘性的兩個重要因素是 速度梯度和溫度第8頁/共31頁可壓縮性 可壓縮性 空氣的可壓縮性是指一定量的空氣在壓力

3、或溫度變化時，其體積和密度發(fā)生變化的特性。 在相同的壓力變化量的作用下，密度的變化量越大的物質(zhì)，可壓縮性就越大。 液體的密度變化量極小，可以看作是不可壓縮的。 空氣由于分子之間距離較大、分子之間吸引力較小，它的可壓縮性表現(xiàn)得十分明顯。第9頁/共31頁 當(dāng)大氣流過飛行器表面時，在一些部位氣流速度增加，氣流的壓力會減小，密度也會隨之下降 Ma0.4第10頁/共31頁濕度 濕度 指大氣的潮濕程度，通常用相對濕度來表示。 相對溫度是指大氣中所含水蒸氣的量與同溫度下大氣能含有的水蒸氣最大量之比第11頁/共31頁 水蒸氣的密度約等于干空氣的5/8 ，含有水蒸氣的空氣比干空氣密度小、重量輕 飛機在潮濕天氣起

4、飛時，需要的跑道長度要比在干燥天氣起飛時的跑道長。第12頁/共31頁音速 音速 小擾動在介質(zhì)中的傳播速度。 不同介質(zhì)下： 相同介質(zhì)下：pa2Ta1.20第13頁/共31頁1.2 大氣層的構(gòu)造 大氣分為五層 對流層 平流層 中間層 電離層（熱層） 散逸層第14頁/共31頁1.3 國際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA） 國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的制定 大氣的物理性質(zhì)是變化的，使航空器上產(chǎn)生的空氣動力也發(fā)生變化，影響飛行性能； 為便于設(shè)計、試驗和分析航空器性能，需要建立一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即標(biāo)準(zhǔn)大氣。 國際民航組織（ICAO）根據(jù)對北緯40 50區(qū)域的地球大氣多年觀測的結(jié)果，加以模型化，給出的一種假想的大氣模型。第15頁/共31頁

5、 國際標(biāo)準(zhǔn)大氣包括以下內(nèi)容： 1.完全氣體狀態(tài)方程： 壓力不變：密度和溫度成反比。 溫度不變：密度和壓力成正比。 密度不變：壓力與溫度成正比。 2.海平面處H=0。該處的物理參數(shù)： 3.根據(jù)海平面大氣物理參數(shù)，計算出各個高度上標(biāo)準(zhǔn)大氣的物理參數(shù)。RTp第16頁/共31頁高 度溫 度 壓 力密 度H(m)T(K)t()p(kPa)p(mmHg)p/p0(kg/m3)/0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.0

6、01.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70

7、-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.

8、16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590第17頁/共31頁 標(biāo)準(zhǔn)大氣的應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)大氣排除了地理坐標(biāo)、季節(jié)和晝夜對大氣特性的影響，因而可用于比較飛機飛行性能的計算結(jié)果和試飛結(jié)果。把實際飛行性能換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)，必須進行各種修正。 推算實際大氣情況下的飛行性能，將基于溫度偏差基準(zhǔn)，對飛行手冊查出的性能數(shù)據(jù)進行換算。第18頁/共31頁1.4 氣象對飛行活動的影響 陣風(fēng)對飛機飛行的影響 陣風(fēng) 大氣層中空氣短時間強烈對流產(chǎn)生的

9、擾動 陣風(fēng)的影響 主要是垂直陣風(fēng)，使飛機產(chǎn)生顛簸、較大的氣動載荷和失速。第19頁/共31頁 水平陣風(fēng) 迎頭或從飛機后面吹來的與飛機飛行方向平行的陣風(fēng) 只改變相對氣流的速度對飛行所影響較小第20頁/共31頁 垂直陣風(fēng) 由下向上或由上向下吹來的垂直飛行方向的陣風(fēng) 改變相對速度和迎角第21頁/共31頁 垂直陣風(fēng)的危害 1、顛簸。 2、受載過大：高速飛行（小迎角狀態(tài)）遇到垂直向上突風(fēng)時應(yīng)使飛機減速（加大迎角），避免產(chǎn)生過大的氣動載荷。 3、飛機失速：低速飛行（大迎角狀態(tài)）遇到垂直向上突風(fēng)時應(yīng)使飛機速度提高（減小迎角），避免飛機大迎角失速。第22頁/共31頁 側(cè)向陣風(fēng) 從飛機側(cè)面吹來的陣風(fēng) 危害 破壞飛

10、機側(cè)向氣動力平衡，造成飛機搖晃、擺頭 危害不大第23頁/共31頁穩(wěn)定風(fēng)場對飛機飛行的影響 主要影響飛機的起飛和著陸 1、逆風(fēng)起飛和著陸，以減小起飛和著陸速度及滑跑距離。 2、側(cè)風(fēng)起飛后應(yīng)進行航向修正。側(cè)風(fēng)著陸前應(yīng)進行側(cè)滑修正（操縱副翼和方向舵）。 3、低空風(fēng)切變（風(fēng)向和風(fēng)速在特定方向上發(fā)生變化）對正在起飛和著陸過程的飛機的安全性具有嚴(yán)重影響。第24頁/共31頁第25頁/共31頁第26頁/共31頁云對飛行的影響 1、影響視線。 2、飛機穿過積雨云可能受到閃電、冰雹的襲擊或遇到強烈風(fēng)切變。 3、飛機穿過零度以下低溫云層時，在飛機表面可能結(jié)冰。第27頁/共31頁第28頁/共31頁1.5大氣狀況對機體腐蝕的影響 大氣的濕度 臨界濕度：在大氣中使金屬的腐蝕速度急劇增大對應(yīng)的大氣的相對濕度。不同金屬有不同的臨界相對濕度。 影響臨界濕度的因素：機體構(gòu)件的材料性質(zhì)；污染物的性質(zhì)和數(shù)量；金屬表面的粗糙、裂紋狀態(tài)等