飛機飛行中的力學(xué)問題的簡單分析課件

一，升力1，升力理論2，翼型3，襟翼二，阻力1，摩擦阻力2，壓差阻力3，誘導(dǎo)阻力4，干擾阻力三，失速一，升力1機翼的升力牛頓是第一個給出了運動物體的阻力表達式，后人推導(dǎo)出了傾斜平板在氣流中受到阻力的公式。按他的理論，如果認為這個阻力的垂直分量代表空氣的升力的話，那么這個升力值含有一個迎角正弦的平方項。按照這個理論，一個物體只有面積為無限大才能產(chǎn)生足夠的升力。這意味著宣判了飛機的死刑。有人說：牛頓對人類飛機提出了悲觀的論調(diào)。機翼的升力牛頓是第一個給出了運動物體的阻力表達式，后人推導(dǎo)出21783年，瑞士著名科學(xué)家D.Bernoulli建立了著名的伯努力定律：隨著流體流速的增加，其壓力減小。它對于解釋機翼的升力是相當(dāng)有效的，具有上凸表面的翼型在空氣中運動時，上表面速度較大，下表面速度較小，上下表面的氣流對機翼產(chǎn)生的壓力不同，這個壓力差就是氣流產(chǎn)生的向上的升力。流體力學(xué)的發(fā)展否定了牛頓的升力是阻力垂直分量的理論。1783年，瑞士著名科學(xué)家D.Bernoulli建立了著名的31894年，英國工程師及航空先驅(qū)者F.Lanchester建立了機翼環(huán)流理論，對于彎曲的機翼翼面，當(dāng)受到來流作用時相當(dāng)于前緣有一個逆風(fēng)，后緣有一個順風(fēng)，由于上下流動都不能發(fā)生積累現(xiàn)象因此結(jié)果是產(chǎn)生一個環(huán)流導(dǎo)致上表面產(chǎn)生一個低壓，下表面產(chǎn)生一個高壓，這個壓力差就是升力。庫塔—茹科夫斯基條件：機翼后緣形成的起動渦在逐漸增大的過程中離開機翼。當(dāng)他離開機翼很遠處，這個環(huán)流達到最大值，亦即上下表面機翼后面很遠處不在有流速的差別。使用庫塔—茹科夫斯基條件可使升力的計算變成純數(shù)學(xué)問題。使升力計算定量化。1894年，英國工程師及航空先驅(qū)者F.Lanchester建41918年，德國科學(xué)家L.Prandtl建立了有限翼展的升力線理論，這一理論把以前各種思想和理論歸納起來，使機翼表述得到了簡化。L.Prandtl的理論解決了兩類：一是升力沿翼展的分布，要求通過計算來確定線性速度的流線和實現(xiàn)這一升力所需能量。二是由一定的機翼幾何形狀，來確定升力沿翼展的分布。1918年，德國科學(xué)家L.Prandtl建立了有限翼展的升力5翼型

雖然飛機所用翼型的外型千差萬別，但根據(jù)外型的特點一般可分為六種。1，平凸型2，對稱型3，凹凸型5，S型4，雙凸型6，特種型翼型雖然飛機所用翼型的外型千差萬別，但根據(jù)外型6平凸翼型它的下弧線是一條直線，中弧線的彎度要比雙凸型大。最大升阻比也比雙凸型大。對稱翼型它的中弧線是一根與翼型弦線重合的直線。機翼上下弧是對稱的。這種翼型的阻力系數(shù)比較小，但升阻比也較小。平凸翼型對稱翼型7凹凸翼型它的下弧線向內(nèi)凹入所以中弧線的彎度比平凸型要大，阻力也比較大。但能產(chǎn)生較大的升力，升阻比也較大。S型翼型它的中弧線像是橫放的S型。S型機翼本身的力矩特性是安定的。凹凸翼型S型翼型8雙凸翼型它的上下弧線都是外凸的，但上弧線彎度要比下弧線大，所以中弧線是向上凸的。這種翼型的阻力要比對稱型大，但可獲得較大的升阻比。特種翼型特種翼型是為了滿足某種性能指標(biāo)或要求而設(shè)計的非同尋常的翼型。雙凸翼型特種翼型9襟翼襟易是裝在機翼前緣或后緣的可動翼片。襟翼可改變剖面的形狀，增加翼形彎度；襟翼可增加機翼的面積；襟翼能盡可能的保持層流流動；襟翼在環(huán)繞機翼的氣流中，增加一股噴氣氣流。襟翼襟易是裝在機翼前緣或后緣的可動翼片。10襟翼襟翼11幾種襟翼的作用簡介前緣襟翼較小，增加升力的效果不明顯，其作用主要是提高臨界角，提高飛機的穩(wěn)定性和安全性。開縫襟翼，特別是多縫襟翼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，重量大，因而主要用于大型飛機。它在增加升力的同時，也會使阻力大大增加，這對降低著陸速度、提高安全十分有利。幾種襟翼的作用簡介前緣襟翼較小，增加升力的效果不明顯，其作用12富勒襟翼是在機翼安裝的活動翼面，平時緊貼機翼下表面。使用時，按軌道下偏。使用富勒襟可以增加翼剖面的彎度，同時能大大增加機翼面積，增升效果非常明顯。富勒襟的缺點之一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？唆敻窠笠砦挥跈C翼前緣，它的外形相當(dāng)于機翼前緣的一部分。使用時克魯格襟翼向前下方伸出，既改變了翼形，也增加了翼形的面積。因此增升效果也比較好。富勒襟翼是在機翼安裝的活動翼面，平時緊貼機翼下表面。使用時，13阻力1，磨檫阻力2，壓差阻力3，誘導(dǎo)阻力4，干擾阻力

阻力1，磨檫阻力14摩擦阻力的大小和粘性影響的大小，物體表面光滑程度以及浸潤面有關(guān)。另一方面，如果物體表面的邊界層是層流邊界層，空氣粘性所引起的摩擦阻力就比較小，如果物體表面的邊界層是紊流邊界層，空氣粘性所引起的摩擦阻力就比較大。摩擦阻力摩擦阻力的大小和粘性影響的大小，物體表面光滑程度以及浸潤面有15壓差阻力駐點駐點假設(shè)空氣沒有粘性（如上圖）實際空氣有粘性（如上圖）壓差阻力是由于物體與空氣相對運動時物體前后存在壓力差所引起的。其根本原因是空氣的粘性。壓差阻力與物體的形狀、它在氣流中的姿態(tài)以及最大迎風(fēng)面有關(guān)。流線產(chǎn)生的壓差阻力較小。壓差阻力也與物體表面的邊界層狀態(tài)有關(guān)。壓差阻力駐點駐點假設(shè)空氣沒有粘性（如上圖）實際空氣有粘性（如16誘導(dǎo)阻力在機翼翼尖處，流速小靜壓大的下翼面空氣回繞過翼尖向流速大靜壓小的上翼面流動，于是在翼尖處形成一股渦流，它改變了翼尖附近流經(jīng)機翼的氣流方向，引起的阻力稱誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力在機翼翼尖處，流速小靜壓大的下翼面空氣回繞過翼尖向流17干擾阻力飛機個部件之間相互影響所引起，整架飛機阻力與單獨個部分阻力的總和的差值稱為干擾阻力。渦流干擾。大雁人字或一字飛行，后一只雁的翅膀正好在前一只翅膀所形成的翼尖渦旋中，能產(chǎn)生助推作用。尾流干擾。任何突出在飛機表面的物體都產(chǎn)生壓差阻力，由尾流產(chǎn)生。壓力干擾。物體表面空氣壓力不均勻引起阻力。干擾阻力飛機個部件之間相互影響所引起，整架飛機阻力與單獨個部18失速機翼在空氣中運動時產(chǎn)生的升力隨機翼迎角增大而增大。當(dāng)迎角增加到一定程度時，升力便不再隨迎角增大而增大了。這時的迎角稱為臨界迎角。超過臨界迎角后，再增加迎角升力反而急劇減小，出現(xiàn)失速現(xiàn)象。超過臨界迎角，機翼迎角進一步增大，導(dǎo)致邊界層的空氣質(zhì)點流過機翼上表面最高點不遠處便開始分離，使機翼上表面充滿旋渦，升力大為減少，而阻力迅速增加。失速機翼在空氣中運動時產(chǎn)生的升力隨機翼迎角增大而增大。當(dāng)迎角19然而，由普加喬夫駕駛蘇-27戰(zhàn)斗機創(chuàng)造的“普加喬夫眼鏡蛇”動作飛行中，飛機先以400千米/小時的速度從跑道升起，然后猛地將機頭拉起，一直向后仰，抬升到110°~120°時，仍然保持平穩(wěn)并可恢復(fù)到原