低速空氣動力學課件

第二章第頁1本章主要內容2.1空氣流動的描述2.2升力2.3阻力2.4飛機的低速空氣動力特性2.5增升裝置的增升原理飛行原理/CAFUC第二章第頁1本章主要內容2.1空氣流動的描飛行原理/CAFUC2.4飛機的低速空氣動力性能飛行原理/CAFUC2.4飛機的低速空氣動力性能第二章第頁3飛機的主要空氣動力性能包括：升力特性阻力特性升阻比特性主要空氣動力性能參數包括：最大升力系數最小阻力系數最大升阻比第二章第頁3飛機的主要空氣動力性能包括：主要第二章第頁42.4.1升力特性升力系數的變化規(guī)律第二章第頁42.4.1升力特性升力系數的變第二章第頁5升力系數隨迎角的變化規(guī)律當α<α臨界，升力系數隨迎角增大而增大。當α=α臨界，升力系數為最大。當α>α臨界，升力系數隨迎角的增大而減小，進入失速區(qū)。第二章第頁5升力系數隨迎角的變化規(guī)律當α<α第二章第頁6煙風洞翼型繞流實驗小迎角較大迎角大迎角第二章第頁6煙風洞翼型繞流實驗小迎角較大迎角第二章第頁7翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁7翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁8翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁8翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁9壓力中心（CP）位置隨迎角改變的變化第二章第頁9壓力中心（CP）位置隨迎角改變的第二章第頁10壓力中心（CP）位置隨迎角改變的變化第二章第頁10壓力中心（CP）位置隨迎角改變第二章第頁11升力特性參數零升迎角第二章第頁11升力特性參數零升迎角第二章第頁12翼型在零升迎角下的壓強分布壓強高于環(huán)境氣壓壓強低于環(huán)境氣壓壓強低于環(huán)境氣壓氣動中心前半部分合力后半部分合力第二章第頁12翼型在零升迎角下的壓強分布壓強第二章第頁13升力系數曲線斜率第二章第頁13升力系數曲線斜率第二章第頁14臨界迎角和最大升力系數第二章第頁14臨界迎角和最大升力系數第二章第頁15相對厚度對升力特性的影響相對厚度增加相對厚度增加，最大升力系數增加，臨界迎角減小。第二章第頁15相對厚度對升力特性的影響相對厚第二章第頁16翼型前緣半徑對升力特性的影響半徑小半徑大前緣半徑增加，臨界迎角增加。第二章第頁16翼型前緣半徑對升力特性的影響半第二章第頁17展弦比對升力特性的影響展弦比高展弦比低展弦比越高，最大升力系數越大，臨界迎角越小。第二章第頁17展弦比對升力特性的影響展弦比高第二章第頁18后掠翼對升力特性的影響平直機翼后掠翼平直機翼的最大升力系數更大，升力系數曲線斜率越大，臨界迎角越小。第二章第頁18后掠翼對升力特性的影響平直機翼第二章第頁19翼型前緣粗糙度對升力特性的影響光滑粗糙翼型前緣越光滑，最大升力系數越高，臨界迎角越大。第二章第頁19翼型前緣粗糙度對升力特性的影響第二章第頁202.4.2阻力特性阻力系數的變化規(guī)律第二章第頁202.4.2阻力特性阻力系數第二章第頁21阻力系數隨迎角的變化規(guī)律在中小迎角范圍，阻力系數隨迎角增大而緩慢增大，飛機阻力主要為摩擦阻力。在迎角較大時，阻力系數隨迎角增大而較快增大，飛機阻力主要為壓差阻力和誘導阻力。在接近或超過臨近迎角時，阻力系數隨迎角的增大而急劇增大，飛機阻力主要為壓差阻力。第二章第頁21阻力系數隨迎角的變化規(guī)律在中小第二章第頁22阻力特性參數最小阻力系數和零升阻力系數飛機的最小阻力系數非常接近零升阻力系數，一般認為二者為同一個值。第二章第頁22阻力特性參數最小阻力系數和零第二章第頁23中小迎角時的阻力公式在中小迎角時，阻力公式可以表示為：

A是誘導阻力因子，大小與機翼形狀有關。第二章第頁23中小迎角時的阻力公式第二章第頁242.4.3升阻比特性升阻比升阻比是相同迎角下，升力系數與阻力系數之比，用K表示。升阻比的大小主要隨迎角變化而變化。

升阻比越大，飛機的空氣動力性能越好。第二章第頁242.4.3升阻比特性升阻比第二章第頁25升阻比曲線迎角臨界迎角最小阻力迎角第二章第頁25升阻比曲線迎角臨界迎角最小阻第二章第頁26升阻比隨迎角的變化規(guī)律從零升迎角到最小阻力迎角，升力增加較快，阻力增加緩慢，因此升阻比增大。在最小阻力迎角處，升阻比最大。從最小阻力迎角到臨界迎角，升力增加緩慢，阻力增加較快，因此升阻比減小。超過臨近迎角，壓差阻力急劇增大，升阻比急劇減小。第二章第頁26升阻比隨迎角的變化規(guī)律從零升迎第二章第頁27性質角性質角是總空氣動力與升力之間的夾角。性質角越小，總空氣動力向后傾斜越少，升阻比越大。第二章第頁27性質角性質角是總空氣動力與升力第二章第頁282.4.4飛機的極曲線極曲線將飛機的升力系數、阻力系數、升阻比隨迎角變化的關系綜合起來用一條曲線表示出來，以便于綜合衡量飛機的空氣動力性能。.極曲線第二章第頁282.4.4飛機的極曲線第二章第頁29極曲線的深入理解從坐標原點向曲線引切線，切點對應最小阻力迎角和最大升阻比。第二章第頁29極曲線的深入理解從坐第二章第頁30從原點所引直線與極曲線交于兩點，則兩點的升阻比相同，較高者的迎角較大，較高者的平飛速度較小。極曲線的深入理解第二章第頁30從原點所引直線與極第二章第頁31螺旋槳滑流不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁31螺旋槳滑流不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁32不同滑流狀態(tài)的極曲線滑流使得升力系數和最大升力系數增大，最大升阻比增大，極曲線向右上偏移。第二章第頁32不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁33不同展弦比機翼的極曲線展弦比越大，低速空氣動力性能越好。第二章第頁33不同展弦比機翼的極曲線第二章第頁34飛機的低速空氣動力性能曲線總結第二章第頁34飛機的低速空氣動力性能曲線總結第二章第頁352.4.5地面效應飛機在起飛和著陸貼近地面時，由于流過飛機的氣流受地面的影響，使飛機的空氣動力和力矩發(fā)生變化。這種效應稱為地面效應。第二章第頁352.4.5地面效應第二章第頁36地面效應的產生原因上下翼面壓差增加地面阻礙使下洗流減小下洗角減小，使平尾迎角減小飛機脫離地面效應區(qū)飛機處于地面效應區(qū)第二章第頁36地面效應的產生原因上下翼面壓差第二章第頁37地面效應的效果上下翼面壓差增加，從而使升力系數增加。地面阻礙使下洗流減小，使誘導阻力減小，阻力系數減小。下洗角減小，使平尾迎角減小，出現附加下俯力矩（低頭力矩）。

第二章第頁37地面效應的效果上下翼面壓差增加第二章第頁38地面效應的產生范圍飛機距地面高度在一個翼展以內，地面效應對飛機有影響，距地面越近地面效應越強。第二章第頁38地面效應的產生范圍飛第二章第頁39地效飛機地效飛機是介于船和普通飛機之間的新型水上快速交通工具。地效飛機在民用方面使用前景也十分廣闊，如可用于海上和內河快速運輸，海情偵察，水上救生等?！靶→棥钡匦эw機速度可達556千米/小時第二章第頁39地效飛機地效飛機是介于船第二章第頁40BerievBartiniVVA14地效飛行器第二章第頁40BerievBartini第二章第頁41本章主要內容2.1空氣流動的描述2.2升力2.3阻力2.4飛機的低速空氣動力特性2.5增升裝置的增升原理飛行原理/CAFUC第二章第頁1本章主要內容2.1空氣流動的描飛行原理/CAFUC2.4飛機的低速空氣動力性能飛行原理/CAFUC2.4飛機的低速空氣動力性能第二章第頁43飛機的主要空氣動力性能包括：升力特性阻力特性升阻比特性主要空氣動力性能參數包括：最大升力系數最小阻力系數最大升阻比第二章第頁3飛機的主要空氣動力性能包括：主要第二章第頁442.4.1升力特性升力系數的變化規(guī)律第二章第頁42.4.1升力特性升力系數的變第二章第頁45升力系數隨迎角的變化規(guī)律當α<α臨界，升力系數隨迎角增大而增大。當α=α臨界，升力系數為最大。當α>α臨界，升力系數隨迎角的增大而減小，進入失速區(qū)。第二章第頁5升力系數隨迎角的變化規(guī)律當α<α第二章第頁46煙風洞翼型繞流實驗小迎角較大迎角大迎角第二章第頁6煙風洞翼型繞流實驗小迎角較大迎角第二章第頁47翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁7翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁48翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁8翼型在不同迎角下的壓強分布第二章第頁49壓力中心（CP）位置隨迎角改變的變化第二章第頁9壓力中心（CP）位置隨迎角改變的第二章第頁50壓力中心（CP）位置隨迎角改變的變化第二章第頁10壓力中心（CP）位置隨迎角改變第二章第頁51升力特性參數零升迎角第二章第頁11升力特性參數零升迎角第二章第頁52翼型在零升迎角下的壓強分布壓強高于環(huán)境氣壓壓強低于環(huán)境氣壓壓強低于環(huán)境氣壓氣動中心前半部分合力后半部分合力第二章第頁12翼型在零升迎角下的壓強分布壓強第二章第頁53升力系數曲線斜率第二章第頁13升力系數曲線斜率第二章第頁54臨界迎角和最大升力系數第二章第頁14臨界迎角和最大升力系數第二章第頁55相對厚度對升力特性的影響相對厚度增加相對厚度增加，最大升力系數增加，臨界迎角減小。第二章第頁15相對厚度對升力特性的影響相對厚第二章第頁56翼型前緣半徑對升力特性的影響半徑小半徑大前緣半徑增加，臨界迎角增加。第二章第頁16翼型前緣半徑對升力特性的影響半第二章第頁57展弦比對升力特性的影響展弦比高展弦比低展弦比越高，最大升力系數越大，臨界迎角越小。第二章第頁17展弦比對升力特性的影響展弦比高第二章第頁58后掠翼對升力特性的影響平直機翼后掠翼平直機翼的最大升力系數更大，升力系數曲線斜率越大，臨界迎角越小。第二章第頁18后掠翼對升力特性的影響平直機翼第二章第頁59翼型前緣粗糙度對升力特性的影響光滑粗糙翼型前緣越光滑，最大升力系數越高，臨界迎角越大。第二章第頁19翼型前緣粗糙度對升力特性的影響第二章第頁602.4.2阻力特性阻力系數的變化規(guī)律第二章第頁202.4.2阻力特性阻力系數第二章第頁61阻力系數隨迎角的變化規(guī)律在中小迎角范圍，阻力系數隨迎角增大而緩慢增大，飛機阻力主要為摩擦阻力。在迎角較大時，阻力系數隨迎角增大而較快增大，飛機阻力主要為壓差阻力和誘導阻力。在接近或超過臨近迎角時，阻力系數隨迎角的增大而急劇增大，飛機阻力主要為壓差阻力。第二章第頁21阻力系數隨迎角的變化規(guī)律在中小第二章第頁62阻力特性參數最小阻力系數和零升阻力系數飛機的最小阻力系數非常接近零升阻力系數，一般認為二者為同一個值。第二章第頁22阻力特性參數最小阻力系數和零第二章第頁63中小迎角時的阻力公式在中小迎角時，阻力公式可以表示為：

A是誘導阻力因子，大小與機翼形狀有關。第二章第頁23中小迎角時的阻力公式第二章第頁642.4.3升阻比特性升阻比升阻比是相同迎角下，升力系數與阻力系數之比，用K表示。升阻比的大小主要隨迎角變化而變化。

升阻比越大，飛機的空氣動力性能越好。第二章第頁242.4.3升阻比特性升阻比第二章第頁65升阻比曲線迎角臨界迎角最小阻力迎角第二章第頁25升阻比曲線迎角臨界迎角最小阻第二章第頁66升阻比隨迎角的變化規(guī)律從零升迎角到最小阻力迎角，升力增加較快，阻力增加緩慢，因此升阻比增大。在最小阻力迎角處，升阻比最大。從最小阻力迎角到臨界迎角，升力增加緩慢，阻力增加較快，因此升阻比減小。超過臨近迎角，壓差阻力急劇增大，升阻比急劇減小。第二章第頁26升阻比隨迎角的變化規(guī)律從零升迎第二章第頁67性質角性質角是總空氣動力與升力之間的夾角。性質角越小，總空氣動力向后傾斜越少，升阻比越大。第二章第頁27性質角性質角是總空氣動力與升力第二章第頁682.4.4飛機的極曲線極曲線將飛機的升力系數、阻力系數、升阻比隨迎角變化的關系綜合起來用一條曲線表示出來，以便于綜合衡量飛機的空氣動力性能。.極曲線第二章第頁282.4.4飛機的極曲線第二章第頁69極曲線的深入理解從坐標原點向曲線引切線，切點對應最小阻力迎角和最大升阻比。第二章第頁29極曲線的深入理解從坐第二章第頁70從原點所引直線與極曲線交于兩點，則兩點的升阻比相同，較高者的迎角較大，較高者的平飛速度較小。極曲線的深入理解第二章第頁30從原點所引直線與極第二章第頁71螺旋槳滑流不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁31螺旋槳滑流不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁72不同滑流狀態(tài)的極曲線滑流使得升力系數和最大升力系數增大，最大升阻比增大，極曲線向右上偏移。第二章第頁32不同滑流狀態(tài)的極曲線第二章第頁73不同展弦比機翼的極曲線展弦比越大，低速空氣動力性能越好。第二章第頁33不同展弦比機