《無人機(jī)事故現(xiàn)場航拍技術(shù)》課件-第3講 空氣動力學(xué)基礎(chǔ)

第3講：空氣動力學(xué)基礎(chǔ)大氣特性空氣動力是無人機(jī)原理的基礎(chǔ)研究氣體在無人機(jī)表面的流動及產(chǎn)生升力的原理大氣是無人機(jī)運行的空間環(huán)境研究大氣特性對無人機(jī)至關(guān)重要大氣特性飛行環(huán)境大氣環(huán)境空間環(huán)境航空器唯一飛行環(huán)境空氣產(chǎn)生升力平衡地球引力發(fā)動機(jī)推力平衡空氣阻力航天器主要飛行環(huán)境關(guān)系離心力平衡地球引力阻力極小，借助慣性向前大氣特性大氣成分:干潔空氣水汽大氣雜質(zhì)干潔空氣由78%的氮氣，21%的氧氣以及1%的其它氣體組成大氣特性密度、壓強(qiáng)隨高度增加而減少800km散逸層85km電離層55km中間層11km平流層（空氣沒有上下對流）對流層大氣特性對流層：空氣有強(qiáng)烈的對流運動底界為地面一般中緯度地區(qū)上界高度10-12km同一地區(qū)上界高度夏季大于冬季上界高度隨緯度、季節(jié)、天氣等變化大氣特性對流層特征氣溫隨高度升高而降低氣溫、濕度的水平分布很不均勻空氣具有強(qiáng)烈的垂直混合大氣特性無人機(jī)只能在對流層飛行民航客機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)可以在平流層飛行為準(zhǔn)確描述飛行器的飛行性能，必須建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)大氣大氣特性國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的規(guī)定大氣被看成完全氣體，服從氣體狀態(tài)方程以海平面的高度為零。且在海平面上，大氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為：氣溫??=15℃壓強(qiáng)??=1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓密度??=1.2250kg/??^3音速a=341??/??大氣特性大氣狀態(tài)方程狀態(tài)參數(shù)→壓強(qiáng)：??溫度：??密度：????=??????大氣絕對溫度??（單位K）和攝氏溫度（單位℃）關(guān)系：??=??+273??為大氣氣體常數(shù)，R=287.05J/kg?K大氣特性航空器在空氣介質(zhì)中運動其外形尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體分子的自由行程研究航空器和大氣之間相對運動氣體分子間距離完全忽略不計把氣體看成是連續(xù)的介質(zhì)大氣特性氣體流速小，壓強(qiáng)和密度變化小，不考慮大氣壓縮性氣體流速高，壓強(qiáng)和密度變化明顯，考慮氣體壓縮性馬赫數(shù)：判斷空氣受到壓縮程度的指標(biāo)????=??/????為飛行速度??為飛行高度上的大氣聲速大氣特性馬赫數(shù)：判斷空氣受到壓縮程度的指標(biāo)????=??/????為飛行速度??為飛行高度上的大氣聲速飛行器飛行速度越大，馬赫數(shù)越大，空氣壓縮越厲害大氣特性大氣粘性:空氣在流動過程中表現(xiàn)出的物理性質(zhì)大氣粘性力:

相鄰大氣層間相互運動時產(chǎn)生的牽扯作用力與相鄰流動層的速度差和接觸面積成正比與相鄰層的距離成反比不考慮粘性的流體稱為理想流體或無粘流體牛頓運動定律如果一個物體處于平衡狀態(tài)，有保持這種平衡狀態(tài)的趨勢牛頓第一定律靜態(tài)平衡：靜止勻速直線水平飛行牛頓運動定律以恒定的速度爬升、俯沖或滑行保持勻速平飛、上升或下降時，飛機(jī)所受力是平衡的升力與重力相等推力與阻力相等加速度牛頓運動定律物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同牛頓第二定律??=????獲得給定加速度所施加的力的大小取決于無人飛機(jī)的質(zhì)量牛頓運動定律質(zhì)量大的物體需要更大的力去打破平衡才能達(dá)到給定的加速度，質(zhì)量小的物體所需的力小牛頓第二定律??=????慣性向外（離心力）加速度向內(nèi)（向心力）牛頓運動定律力的分解：將一個力化作等效的兩個或兩個以上的分力牛頓第二定律??=????飛行器受到許多施加的力影響，所有力都可按方向分成4個力伯努利定理空氣不動，飛機(jī)飛行時，作用在飛機(jī)上的空氣動力和飛機(jī)不動，空氣吹過時作用在飛機(jī)上的空氣動力是等效的空氣相對運動原理伯努利定理連續(xù)流動時，單位時間流過不同剖面時流體質(zhì)量相同，剖面與速度成反比流體流動的連續(xù)性定理????????=????????=常數(shù)伯努利定理實質(zhì)：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律伯努