項(xiàng)目三飛機(jī)飛行的基本原理課件

項(xiàng)目三飛機(jī)飛行的基本原理目錄/CONTENTS流體流動(dòng)基本定律飛機(jī)的升力飛機(jī)的阻力增升裝置飛機(jī)的飛行性能高速飛行的特點(diǎn)直升機(jī)的飛行原理3.3飛機(jī)的阻力機(jī)翼的形狀升力的產(chǎn)生升力的影響因素增升裝置推力T阻力D重力W升力LvLDV∞R

氣動(dòng)阻力和升力同時(shí)產(chǎn)生3.3飛機(jī)的阻力阻力需要發(fā)動(dòng)機(jī)足夠推力克服。阻力也是發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。阻力與航程、有效載荷、油耗、經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。設(shè)計(jì)目標(biāo)：高升力，低阻力(高升阻比)阻力分為：摩擦阻力、壓差阻力、誘導(dǎo)阻力、干擾阻力、激波阻力五種。3.3飛機(jī)的阻力摩擦阻力——因大氣粘性而造成機(jī)體表面給氣體微團(tuán)向前的阻滯力，使其速度下降，氣體微團(tuán)必定給機(jī)體以大小相等、方向相反的向后的作用力，這個(gè)力就是摩擦阻力。摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力激波阻力3.3飛機(jī)的阻力摩擦阻力的影響因素：空氣的粘性與機(jī)體和氣流接觸的面積(機(jī)體的外露面積)大小以及機(jī)體表面狀態(tài)有關(guān)。機(jī)體與氣流接觸的面積越大，機(jī)體表面越粗糙，摩擦阻力就越大。機(jī)體表面不平滑如鉚釘接縫、污物損傷等造成的凹凸不平，都會(huì)促使附面層發(fā)生轉(zhuǎn)捩，成為紊流附面層，增加摩擦阻力。附面層內(nèi)氣流的流動(dòng)狀態(tài)（紊流大于層流）在紊流附面層的底層機(jī)體表面對(duì)氣流的阻滯作用要比層流附面層大得多。所以，紊流附面層就要產(chǎn)生要比層流附面層大得多的摩擦阻力。3.3飛機(jī)的阻力減小摩擦阻力的措施：在飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，應(yīng)盡可能把飛機(jī)表面做得光滑些。盡量考慮采用埋頭鉚釘鉚接飛機(jī)表面上的結(jié)構(gòu)件(如蒙皮)；釘頭突出高度或凹進(jìn)深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在飛機(jī)設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中，盡可能減小飛機(jī)暴露在氣流中的表面面積，也有助于減小摩擦阻力?？刂聘矫鎸?，使附面層保持層流狀態(tài)。采用層流翼型，前緣半徑小，最大厚度靠后。3.3飛機(jī)的阻力當(dāng)空氣流過(guò)機(jī)翼，前緣受到阻擋，流速減慢，壓強(qiáng)增大；在機(jī)翼后緣，壓強(qiáng)減少，特別是在較大迎角下，由于氣流分離形成渦流區(qū)，在渦流區(qū)內(nèi)壓強(qiáng)減少較多，機(jī)翼前后產(chǎn)生壓強(qiáng)差，形成阻力，這種阻力叫做壓差阻力。飛機(jī)的機(jī)身、尾翼等部分都會(huì)產(chǎn)生壓差阻力。摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力激波阻力3.3飛機(jī)的阻力影響因素：物體迎風(fēng)面積3.3飛機(jī)的阻力機(jī)翼界面的流線譜圓柱的流線譜斜立平板的流線譜影響因素：球型：如皮球般圓形的物體產(chǎn)生中等的阻力，壓阻較大。流線型：飛機(jī)機(jī)翼的流線型只產(chǎn)生很小的阻力，壓阻最小。方型：盒子般方型的物體產(chǎn)生巨大的阻力，壓阻最大。3.3飛機(jī)的阻力在前緣，氣流受阻，流速變慢，壓強(qiáng)增大p前。在后緣，氣流形成渦流區(qū)，空氣旋轉(zhuǎn)、摩擦導(dǎo)致動(dòng)能損失、壓強(qiáng)減小p后。飛機(jī)相對(duì)氣流的速度越大，機(jī)翼等部件的前、后氣流壓差越大，因此壓差阻力越大。3.3飛機(jī)的阻力物體形狀對(duì)壓差阻力的影響1—圓形平板剖面；

2—前部圓錐體；

3—后部圓錐體。3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力實(shí)驗(yàn)表明：整體飛機(jī)的阻力并不等于各個(gè)部件單獨(dú)產(chǎn)生的阻力之和，而是多出一個(gè)量，這個(gè)量就是由于氣流流過(guò)各部件時(shí)，在它們的結(jié)合處相互干擾產(chǎn)生的干擾阻力。影響因素：干擾阻力與各部件組合時(shí)的相對(duì)位置有關(guān)，也和部件結(jié)合部位形成的流管形狀有關(guān)。摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力激波阻力3.3飛機(jī)的阻力減小干擾阻力的措施：適當(dāng)安排各部件之間的相對(duì)位置。

對(duì)于機(jī)翼和機(jī)身之間的干擾阻力來(lái)說(shuō)：

中單翼＜上單翼＜下單翼在部件結(jié)合部位安裝整流罩，使結(jié)合部位較為光滑，減小流管的收縮和擴(kuò)張。3.3飛機(jī)的阻力以上講述的三種阻力（摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力）都是由于空氣具有黏性而產(chǎn)生的阻力，與升力的產(chǎn)生沒(méi)有關(guān)系。這三種阻力被稱為廢阻力。3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力小型飛機(jī)飛入大型飛機(jī)的尾渦區(qū)中會(huì)受到很強(qiáng)的擾動(dòng)，甚至造成飛行事故。誘導(dǎo)阻力是伴隨升力而產(chǎn)生的一種阻力。二維翼型沒(méi)有誘導(dǎo)阻力三位機(jī)翼特有。壓強(qiáng)差生成翼尖渦，引起了下洗流，造成附加阻力。摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力激波阻力3.3飛機(jī)的阻力誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生v∞—來(lái)流速度vx—下洗速度（誘導(dǎo)速度）u—合成速度L＇—u產(chǎn)生的升力D‘—u產(chǎn)生的阻力vxv∞u下洗速度氣流v∞流經(jīng)機(jī)翼后u方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下折角度α。誘導(dǎo)阻力v∞vx＇＇＇3.3飛機(jī)的阻力v∞—來(lái)流速度vx—下洗速度（誘導(dǎo)速度）u—合成速度氣流v∞流經(jīng)機(jī)翼后u方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下折角度α?！白枇sinα”是由升力的誘導(dǎo)而產(chǎn)生的，因此叫做“誘導(dǎo)阻力”。它是由于氣流下洗使原來(lái)的升力偏轉(zhuǎn)而引起的附加阻力，并不包含在翼型阻力之內(nèi)。誘導(dǎo)阻力的產(chǎn)生vxv∞u下洗速度3.3飛機(jī)的阻力1、采用梯形的機(jī)翼平面形狀

機(jī)翼的平面形狀不同，誘導(dǎo)阻力也不同。在其它條件(如飛行速度和升力)相同的情況下，橢圓形機(jī)翼的誘導(dǎo)阻力最小；矩形機(jī)翼的誘導(dǎo)阻力最大；梯形機(jī)翼的誘導(dǎo)阻力介于兩者之間，是采用得最多的機(jī)翼平面形狀。2、增大機(jī)翼的展弦比

展弦比大的機(jī)翼狹而長(zhǎng)，展弦比小的機(jī)翼則短而寬。如果機(jī)翼短而寬，則在翼尖部分升力比較大，形成的翼尖渦流較強(qiáng)，下洗速度也較大，從而帶來(lái)較大的誘導(dǎo)阻力。而狹而長(zhǎng)的機(jī)翼，由于在翼尖部分升力比較小，翼尖渦流比較弱，所以誘導(dǎo)阻力也較小。減小誘導(dǎo)阻力的措施3.3飛機(jī)的阻力3、增設(shè)翼尖小翼翼尖掛有副油箱，或者加裝翼梢小翼都會(huì)阻擋翼尖渦流的翻轉(zhuǎn)，削弱渦流強(qiáng)度，減小外翼氣流的下洗速度，從而減小了誘導(dǎo)阻力。風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)結(jié)果表明：翼梢小翼能使全機(jī)的誘導(dǎo)阻力減小20—35%。安裝在機(jī)翼翼梢的翼梢小翼減小誘導(dǎo)阻力的措施裝有翼梢小翼的某型號(hào)旅客機(jī)

3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力3.3飛機(jī)的阻力激波飛機(jī)在空中飛行時(shí)，對(duì)空氣產(chǎn)生的小擾動(dòng)以聲速向外傳播，使周圍空氣安受到擾動(dòng)。

由于飛機(jī)的飛行速度不同，周圍空受到的擾動(dòng)情況也不相同。小擾動(dòng)波傳播圖形3.3飛機(jī)的阻力如果飛機(jī)以等聲速（v=a）飛行，它產(chǎn)生擾動(dòng)波的形式是相切的圓，且飛機(jī)和它發(fā)出的擾動(dòng)波同時(shí)到達(dá)前方；如果飛機(jī)以大于聲速（v＞a）飛行，飛機(jī)領(lǐng)先它所發(fā)出的擾動(dòng)波跑到了前面。產(chǎn)生的波都集中在馬赫錐里面。氣流通過(guò)激波時(shí)，空氣微團(tuán)受到很強(qiáng)的阻滯，速度迅速下降，壓強(qiáng)、溫度、密度突然增高。通過(guò)激波后，空氣溫度升高，說(shuō)明空氣的部分能量不可逆的變?yōu)闊崮?，能量損失說(shuō)明氣流通過(guò)激波受到阻力，即是波阻。激波前后氣流參數(shù)的變化摩擦阻力壓差阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力激波阻力3.3飛機(jī)的阻力激波阻力氣流通過(guò)正激波時(shí)產(chǎn)生的波阻要比通過(guò)斜激波時(shí)產(chǎn)生的波阻時(shí)大正激波：激波波面與氣流方向垂直。產(chǎn)生波阻最大。斜激波：激波波面與氣流方向不垂直。3.3飛機(jī)的阻力激波類型物體形狀與激波形狀的關(guān)系：波阻的大小又主要取決于物體或飛機(jī)的形狀，特別是頭部的形狀。3.3飛機(jī)的阻力脫體激波與附體激波正激波沿著上下兩端逐漸傾斜，在遠(yuǎn)處稱為斜激波，最后逐漸減弱成為弱擾動(dòng)的邊界波。斜激波的情況也是一樣的，到末端也逐漸減弱成為邊界波。正激波：波面與氣流方向接近于垂直，氣流通過(guò)正激波時(shí)，流速由超聲速降為亞聲速，是最強(qiáng)的激波，激波阻力最大。斜激波：波面沿氣流方向傾斜，流速降為亞聲速或超聲速，流速方向折轉(zhuǎn)，激波較弱，激波阻力小。3.3飛機(jī)的阻力臨界馬赫數(shù)與局部激波3.3飛機(jī)的阻力局部激波的形成vv2v1有效速度χ只有垂直于機(jī)翼前緣分量是產(chǎn)生升力的有效速度；提高臨界馬赫數(shù)，推遲局部激波產(chǎn)生；有效速度減