民航飞力第五章
飞行力学知识点
1.最大飞行速度:飞机在某高度上以特定的重量和一定的发动机工作状态进行等速水平直线飞行所能达到的最大速度称为飞机在该高度上的最大平飞速度,各个高度上的最大平飞速度中的最大值,称为飞机的最大平飞速度。
2.最小平飞速度:指飞机在一定高度上能作定直平飞的最小速度3.实用静升限:飞机以特定的重量和给定的发动机工作状态做等速直线平飞时,还具有最大上升率为5(m/s)或0.5(m/s)的飞行高度。
4.理论静升限:飞机以特定的质量和给定的发动机工作状态能够保持等速直线平飞的飞行高度,也就是上升率等于零的飞行高度5.飞机的航程:飞机携带的有效载荷在标准大气及无风情况下,沿预定航线飞行,耗尽其可用燃油所经过的水平距离(包括上升和下滑的水平距离)。
6.飞机的航时:飞机携带的有效载荷在标准大气及无风条件下按照预定航线飞行,耗尽其可用燃油所能持续的飞行时间。
7.飞机的过载:作用在飞机上的气动力和发动机推力的合力与飞机重力之比,称为过载。
8.上升率:飞机以特定的重量和给定的发动机工作状态进行等速直线上升时在单位时间内上升的高度,也称上升垂直速度。
9.定常运动:运动参数不随时间而改变的运动。
10.飞机的平飞需用推力:飞机在某一高度以一定的速度进行等速直线平飞所需要的发动机推力11.铰链力矩:作用在舵面上的气动力对舵面转轴的力矩,称为铰链力矩12.最短上升时间:以最大上升率保持最快上升速度上升到预定高度所需要的时间13.小时耗油率:飞机飞行一小时发动机所消耗的燃油质量14.公里耗油率:飞机飞行一公里发动机所消耗的燃油质量15.飞机的最大活动半径:飞机由机场出发,飞到目标上空完成一定任务后,再飞回原机场所能达到的最远距离。
16.飞机的焦点:当迎角变化时,气动力对该点的力矩始终保持不变,这样的特殊点称为机翼的焦点17.尾旋:当飞机迎角超过临界迎角时,飞机同时绕三个机体轴旋转并沿小半径的螺旋轨迹急剧下降的运动18.升降舵平衡曲线:在满足力矩平衡(Mz=0)条件下,升降舵偏角与飞机升力系数之间的关系19.极曲线:反应飞行器阻力系数与升力系数之间的关系的曲线20.机体坐标系:平行于机身轴线或机翼的平均气动原点,位于飞机的质心;Oxb轴在飞机的对称面内,弦线指向前;Ozb轴也在对称面内,垂直于Oxb轴,指向下;Oyb轴垂直于对称面,指向右。
空气动力学第5章-3
第 四章 飞行原理基础 • B 焦点 • (aerodyanmic center) :
∆L ∆α1 1
α1 • 一般在飞机飞行的 迎角位于临界迎角 之内时, 之内时,焦点的位 置不随飞机的迎角 而改变。 而改变。
∆L2
焦点
∆α2
α2
第 四章 飞行原理基础
飞机的焦点的位置
一般均以飞 机平均气动力弦长 的前缘点最为参考 点记作x 点记作 AC 焦点的相对位置 相对位置: 焦点的相对位置:
LW = LN + ∆L
附加升力 Vr V V VW Vr ∆L LN
α
VW
αr
∆α
W
第 四章 飞行原理基础
A附加升力 附加升力 伴随飞机迎角变 化,产生的那部 分升力——附加 分升力 附加 升力. 升力
∆L飞机
∆L尾翼
∆L机翼 ∆L机身
∆α
∆L飞机 = ∆L机翼 + ∆L尾翼 + ∆L机身
第 四章 飞行原理基础
m
= Cm 0 + CmCL C L + Cmδ e δ e
Cm 0 Cmδ e CL = − − δe CmCL CmCL
CL δe<0 δe=0 δe>0
Cm Cm0
Cm=0
Cm 0 Cmδ e 0 CL = − − δe CmCL CmCL
第 四章 飞行原理基础 全机俯仰力矩系数曲线
CmCL
xF xCG
第 四章 飞行原理基础 纵向静稳定性的度量 20N 3m 力的等效 20N Mz=60Nm
第 四章 飞行原理基础 纵向静稳定性的度量 零升俯仰力矩系数C 飞机的零升俯仰力矩系数 m0: 升力为零时飞机的俯仰力矩 L 重心CG 重心
飞行原理基础1解析
第一章 第 页
45
1.1.3 操纵飞机的基本方法
6自由度: 3个空间位置,3个空间姿态
偏航控制
3个姿态: 俯仰控制:升降舵 滚转控制:副翼 偏航控制:方向舵 3个位置: 纵向位移:油门 侧向位移:间接实现 垂向位移:间接实现
第一章 第 页
俯仰控制
滚转控制
油门控制
飞机的操纵方法
46
●飞机的姿态控制
第一章 第 页
10
1.1 飞机的一般介绍
2016
第一章 第 页
11
飞机是目前最主要的飞行器。本节将简要介绍飞机 的主要组成部分及其功用、操纵飞机的基本方法及机 翼形状等。
第一章 第 页
12
1.1.1 飞机的主要组成部分及其功用
五大部分:机身,机翼,尾翼,起落装置,动力装置。
尾翼 机翼
机身
动力装置
第一章 第 页
20
●B747机翼上的主操纵和辅助操纵翼面
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前缘襟翼
外侧(低 速)副翼
后缘内侧襟翼
地面扰流板
飞行扰流板 内侧(高
后缘外侧
速)副翼
襟翼
21
●机翼(TB200)
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22
●机翼(B747)
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23
●机翼(B747在着陆进近中)
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24
③ 尾翼(Empennage)
➢ 产生拉力或推力。
➢ 发动机带动的发电机为 飞机用电设备提供电源, 从发动机引入的热气流 可用于座舱加温或空调 系统。
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36
●动力装置的分类
➢ 活塞式 ➢ 涡轮式
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●涡轮喷气式
飞行原理 第五章 平飞、上升、下降
●平飞所需拉力曲线变化的原因分析
根据升阻比随迎角变化的规律,可以知道平 飞所需拉力是随迎角增加先减小后增大。
K
16
12
8
4
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
α
由平飞时拉力和阻力相等,拉力曲线即可用 阻力曲线表示。
D
D诱导
D平飞
D废
VMD
VI
②平飞所需功率 平飞所需功率:
40
Vmax2 Vmax1 VI
80 120 160 200 240 260
●Vmax随气温的变化
气温增加,密度降低,发动机功率降低, 可用拉力曲线下移。因此,温度增加,平飞最 大速度减小。
P
200
T2>T1 P可用满
P平需
160
T1
120
T2
80
40
Vmax2 Vmax1 VI
80 120 160 200 240 260
⑵平飞最小速度随高度的变化
低空飞行时,最 P
小平飞速度不随高度
P可用
而变,为失速速度。
高度上升到某
一值时,满油门可用 拉力曲线降低到与需 B
用拉力曲线左端点相
交,超过这一高度后,
◆平飞最大速度
◆平飞最小速度
◆最小阻力速度
◆最小功率速度
◆平飞速度范围
㈠平飞性能参数
⑴平飞最大速度
满油门时,飞机保持平飞所能达到 的稳定飞行速度,为最大平飞速度Vmax。
P
通常也将 发动机在额定 功率状态下工 作所能达到的 稳定平飞速度 称为vmax 。
200
P可用
160
B △PMAX
A
120 16°
《飞机飞行原理》PPT课件
第三节 影响升力和阻力的因素
1.机翼迎角的影响 (1)在一定范围内,机翼迎角增加,升力则增大。因为机翼迎角增加后,
机翼上表面气流的流线更加密集,流速更块,压力更小(吸力更大),压差 更大。 (2)机翼迎角增加,阻力随之增大。因为随着机翼迎角的增加,机翼后部 的涡流区也不断扩大,压力减小;而机翼前部气流压力增大,前后压力差 (阻力)增大。机翼升力增加诱导阻力页随之增加。 2.速度的影响 相对气流的速度越大,升力和阻力就越大。实验证明:升力和阻力与速 度的平方成正比。 (1)根据柏努利定理,机翼上表面的相对气流流速越快,静压越小,上下 压力差则越大,升力就越大。 (2)气流流速越快,机翼前部的气流动压越大,受档后转换成的静压也就 越大,前后压力差也越大。压差阻力越大.另外由于相对速度大摩擦阻力 也随之增大。 。
第二节 大气的一般介绍
空气的密度、温度和压力是确定空气状态 的三个主要参数。飞行中,飞机的空气动 力和大小和飞行性能的好坏都与这些参数 有关。
粘性和压缩性是空气的两种物理性质。在 飞行中,飞机之所以会受到空气阻力原因 之一就是空气有粘性。而飞机以接近音速 或者超过音速飞行时会出现阻力突增等现 象则与空气的压缩性有关。
3.空气密度的影响
空气密度越大,升力和阻力越大。升力、阻力的大小与空 气密度成正比。根据动压公式(g=1/2ρv,2),空气密度增大 后,气流流过机翼时的动压变化大。所以机翼上下的压力差 和机翼前后的压力差变化也大4.机真的影响
(1)面积:升力和阻力与面积成正比。
(2)平面形状:机翼产生升力后出现涡流,使上翼面压强增 加,下翼面压强减小,机翼升力受到损失,并产生诱导阻力。 当机翼平面形状接近椭圆形时,升力损失最小,诱导阻力也 较小,平面形状为矩形的机翼升力损失较大,诱导阻力也较 大。而梯形机翼居 两者之间,因此椭圆形机翼空气动力性能 最好。
民航飞力第一章
俯仰力矩平衡:
M z 0 M zs M zc 0
1 2 M z mz V SbA 2 俯仰力矩系数, mz 0 mzs mzc 0 由实验得出,综合
表达飞机迎角、焦 点位置、重心位置 和升降舵偏角对俯 仰力矩的影响。
俯仰力矩平衡条件:
飞机零升力矩、俯仰稳定力矩和俯仰
角速度向量的方向按右手
定则确定,如图所示。
图1-9 角速度向量表示法
(二)飞机的俯仰角速度、偏转角速度
和滚转 角速度
绕横轴角速度——俯仰角速度(ω z);
绕立轴角速度——偏转角速度(ω y); 绕纵轴角速度——滚转角速度(ω x). 角速度正负确定——右手定则并依据飞机坐标 轴的正负来确定。
四、飞机空气动力按机体轴系和气流轴系的分解
图1-2
表示飞机重心前后位置的方法是:将飞机重 心投影到平均空气动弦上,以重心的投影点 至平均空气动力弦前线的距离(XG)占该弦长
(bA)的百分比( XG )来表示重心的前后位
置(如图所示)。即
二、飞机的坐标系
飞机坐标系
地面坐标系
机体坐标系
气流坐标系
航迹坐标系
半机体坐标系 ……
注:中国与欧美坐标轴系的规定(如图1-3示)。
驾驶训练
飞行器运转
飞行性能
稳定性、操纵性
运动操纵原理
飞机空气动力学 —— 飞机为什么会飞? 飞机飞行力学 —— 如何飞如何飞得更好?
主要内容:
飞机的稳定性及操纵性 飞机飞行性能分析
保持和改变飞 行状态的能力。 必须考虑绕质 心的转动。 将飞机看作质 点系(刚体或弹性 体)。 外力作用下飞机 质心运动的规律。如: 基本飞行性能、续航 性能、机动性能、起 飞着陆性能等。 将飞机看作可控 质心。
航空航天工程师的飞行力学知识
航空航天工程师的飞行力学知识航空航天工程师是一个极具挑战性和技术要求高的职业,在他们的日常工作中需要掌握深入的飞行力学知识。
飞行力学是研究飞行器在大气中运动和控制的科学,对于航空航天工程师来说,它是必不可少的基础。
一、空气动力学力的作用在飞行力学中,空气动力学力的作用极为重要。
空气动力学力包括升力、阻力、推力和重力等等。
升力使得飞行器在大气中上升,阻力抵抗飞行器的前进方向,推力则通过推进剂提供动力,而重力是飞行器受到的地球引力。
飞行器的升力源于机翼的空气动力学特性。
机翼的形状和斜角会影响到飞行器产生的升力。
同时,附着到机翼上的襟翼和襟翼的操作也会对升力产生影响。
阻力则是飞行器前进时受到的空气阻碍,从而抑制了其速度的增加。
推力是由发动机提供的动力,足够大的推力可以克服阻力,使飞行器加速前进。
重力则是飞行器受到的地球引力,必须通过升力和推力来克服。
二、飞行器的运动学除了力的作用,航空航天工程师还需要了解飞行器的运动学知识。
在飞行力学中,飞行器的运动是三维的,并且受到外在力和力矩的影响。
外在力是指由空气动力学力所产生的力,如升力、阻力和推力等。
这些力会对飞行器产生推动、阻挡和转向的效果。
飞行器的外在力的大小和方向将直接影响到其运动状态。
此外,飞行器还会受到力矩的作用。
力矩会使得飞行器发生转动,并影响到其姿态和稳定性。
飞行器的推力和阻力分布、重心位置以及控制面的操作都会对力矩产生影响。
航空航天工程师通过研究飞行器的力矩,可以预测并控制飞行器的飞行轨迹和姿态。
三、飞行控制与稳定性在飞行力学中,航空航天工程师需要掌握飞行器的控制和稳定性。
飞行器的控制涉及到飞行器运动状态的改变,如姿态的调整和位置的变化。
而稳定性则是指飞行器在受到外界干扰后能够自动调整,并保持平稳飞行的能力。
飞行器的控制和稳定性主要依靠控制面实现。
控制面是飞行器上用于调整运动状态的活动部件,如副翼、方向舵和升降舵等。
航空航天工程师需要研究控制面的操纵和运动对飞行器的影响,以实现飞行器的精确控制和良好的稳定性。
飞行原理每章大纲
✈飞机基本构成及功用✈机翼形状✈国际标准大气✈ISA偏差✈连续性定理、伯努利定理✈机翼的压力分布✈附面层分离的原因及分离点移动的规律✈压差阻力✈升力系数、阻力系数和升阻比✈增升装置的增升原理。
✈后缘襟翼的功用,增升的基本方法和原理,放襟翼对气动性能影响✈俯仰稳定性的概念及改变迎角的原理✈方向和横侧稳定性的概念、原理及关系✈收放襟翼和加减油门对飞行的影响✈改变飞机迎角的原理✈飘摆和螺旋不稳定现象产生的原理✈重心前后位置对飞机稳定性和操纵性的影响✈横侧反操纵现象✈平飞运动方程、平飞拉力曲线和功率曲线✈平飞性能速度及其影响因素✈平飞速度范围✈上升运动方程✈上升性能及其影响因素✈上升速度范围✈下降运动方程✈下降性能及其影响因素✈盘旋的运动方程✈载荷因数的定义和不同飞行状态的载荷因数✈盘旋速度、拉力、功率、半径、时间与角速度✈盘旋拉力曲线和分析结论✈起飞的操纵方法和原理✈起飞抬前轮速度、离地速度、起飞安全速度、起飞滑跑距离、起飞距离✈襟翼位置对起飞性能的影响✈着陆进场速度、接地速度、着陆滑跑距离、着陆距离✈失速的现象和原因✈失速速度的概念✈失速警告✈影响失速速度大小的因素✈失速的改出✈机翼自转的现象✈限制速度的定义✈重量术语和重量间的关系✈重量计算的力学原理✈计算法、表格法和曲线法确定飞机重量与平衡的方法✈重量的移动与增减✈流管截面积和气流参数随流速(M数)的变化规律✈激波的概念、成因和激波前后气流参数的变化规律✈局部激波的形成和发展过程✈临界M数的概念和物理意义✈后掠翼翼尖失速的特点✈后掠翼的升力特性。
11、飞行力学第五章(2).
飞行器飞行力学
1
内容
¾引言 ¾5.9 曲线飞行中的纵向力矩 ¾5.10单位过载舵偏角和握杆机动点 ¾5.11单位过载杆力增量和松杆机动点 ¾5.12质心变化范围的确定 ¾附录(各种特殊点之间的位置讨论)
飞行器飞行力学
2
引言 ¾研究内容
定常直线飞行 时的纵向力矩 定常曲线飞行 时的纵向力矩 非定常曲线飞 行的纵向力矩 定常曲线飞行 中的纵向平衡 零升力矩、静稳定力矩、 操纵力矩 多一项角速度引起的阻尼 力矩 再多一项迎角变化引起的 洗流时差力矩 定常曲线飞行时操纵面偏角 或操纵力与过载间的关系
q
qlht
lht
Δα t
Байду номын сангаас
kq V
1 Δ Lt = k q ρ V 2 S t C Lα . t Δ α t 2 1 2 ΔM t = −ΔLt lht = − kq ρVSt C Lα . t qlht 2 2 lht S t l ht ∴ C mq . t = − kq C Lα . t )C Lα . t 2 = − k q Aht ( Sc c
= − kq Aht l ht C Lα . t
全机 C mq
C m q = (1.1 ~ 1.25) C m q . t
一般 C Lq , C heq 等可忽略.
飞行器飞行力学 5
分析平尾对阻尼和静稳定性的影响
可知
lht S t l ht C mq . t = − kq Aht ( )C Lα . t Ah t = c Sc C Lα . t ∂ε Δxac . t = kq Aht (1 − ) C Lα ∂α
飞行器飞行力学
飞行动力学(第五、六节)
全机滚转角速度p
引起的偏舵力矩 式中:
交叉动导数
无因次滚转角速度
偏航力矩N,正负不定
5.偏航角速度r引起的N—航向阻尼力矩
航向阻尼力矩,与纵向、滚转阻尼力矩原理相同。航向阻尼 力矩主要由立尾产生,机身也有一定的作用。
r0时,前行翼的相对空速增大,阻力增大,
后退翼的相对空速减小,阻力减小,
产生的力矩与r的方向相反,故为阻尼力矩
交叉动导数
式中:
交叉动导数 无因次偏航角速度
三、绕oz轴的偏航力矩N
1.侧滑角引起的N — 航向静稳定力矩
0,立尾上有侧力N ,产生正偏航力矩
机身有不稳定偏航力矩; 箭形机翼产生正偏航力矩,起稳定作用; 超音速飞机头部有侧力,产生不稳定的偏航力矩;
侧滑角产生的偏航力矩N:
式中;
航向静稳定导数
方向舵正向偏转(方向舵后缘向左偏转)时,产生正的 侧力。由于方向舵在机身之上,此侧力对ox轴取矩得 正的滚转力矩。可写为
式中:
操纵交叉导数
4.滚转角速度p引起的L——滚转阻尼力矩
滚转阻尼力矩主要由机翼产生,平尾和立尾也有影响
当飞机左滚时p为负,左翼下行,右翼上行。下行翼迎
角增加故升力增加,上行翼迎角减小故升力减小,形 成正滚转力矩L(右滚),起到了阻止滚转的作用,称 为滚转阻尼力矩。 平尾及立尾的作用原理与机翼相同, 都是阻止滚转,只是作用小于机翼 滚转阻尼力矩可写为
铰链故障会直接造成飞行控制失控
第五节内容
侧滑产生侧力 侧向变量:状态量,操纵量 所有侧向变量都产生滚转和偏航力矩 描述公式,各气动导数定义
滚转静稳定性,滚转静稳定导数CL <0 航向静稳定性,航向静稳定导数Cn >0
飞机飞行的原理与飞行过
行李
货物
各种重量之间的关系
最大起飞重量=使用空机重量+燃油重量+商载
思考:商载与航程之间的关系 ? 航程和业载是飞机完成飞行任务的最主要的指标。业载航程图就是表示航程、业载和飞机的重量及燃油量相互之间的关系。
飞机的综合性能指标P127
业载航程图
经济性能:燃油利用率;维修性和可靠性;
安全性
飞行的速度和高度 速度:高亚音速度 飞行高度P120
概念:空气的温度指空气的冷热程度。 单位: 我国常用:摄氏温度 理论计算中,常用绝对温度 T,单位:开氏度 K ; 绝对温度:当分子停止不规则热运动时,即分子的平均速度为零时,此时的温度为绝对零度。 K=273+c 每升高1000米,温度下降6.5C,在11公里~26公里,温度为-56.5C;
而当时的雷雨锋面高度在15000米左右,是图154飞机所能达到的极限高度。当飞机爬升到15000米时候,正好遇到强烈的气流。在颠簸中2台发动机同时停车,飞机急速下降至12000米,完全进入强烈雷雨区,随后便失去了控制,约4分钟后坠毁。
1
2
3
航线:飞机从地球表面一点到另一点的预定的路线称为航线。 地球上的连线有多种,但作为航线一般使用大圆航线和等角航线。 大圆航线 概念:地面上任何两点和地心构成一个平面,该平面与球面的交线为连接这两点的大圆,沿着大圆在两点之间弧线的航线为大圆航线。 特点:距离最短,节约燃油和时间;航行中,方向始终改变(除赤道和经圈与大圆重合,方向不会改变外),对驾驶员带来不便。
概念:空气的压强,物体单位面积上所承受的空气的垂直作用力。 思考:随着高度的增加,空气压力如何变化? 单位 工程上 公斤/平方米 公斤/平方厘米 国际 帕斯卡 (Pa);牛/平方米 ;毫米汞柱 (mmHg)
飞行力学.
0。
5。
10。
15。
20。
25。
攻角
民航机展弦比约30~40 战斗机展弦比约3.5~4.5
攻角与失速
理
想
狀
況 真
渦流
实
状
况
攻 角 状 况
攻角与失速
失 速 狀 況
升 力
临界攻角,αc
攻角,α
阻力形式(一)寄生阻力 形狀阻力
流线型机身以减少形状阻力
阻力形式(一)寄生阻力
摩擦阻力 因物体表面粗糙不平、使物体表面气 流变成扰流引起阻增加
1. 方向舵向左改变机头航向 2. 右副翼向上,左副翼向下
飛行的穩定 橫向穩定
预置机翼上反角 上 反 角
风 风也造成另一側机 翼反向上推
上反角与升力关系
升 力
0。
10。 14。
上反角
飛機的穩定力
重 力
縱向穩定设计
升 力
重 力
平直翼
机翼的平面形狀
後掠翼
前掠翼
后掠翼
流速=0
邊界層
阻力形式(二)诱导阻力与下洗流
下洗流与诱导阻力
L:原升力方向 L* :新升力方向
Di:诱导阻力方向
V:气流方向 W:下洗流方向
V* :新气流方向
因下洗流合成力向下向後, 故其阻力将抵消部份升力
減少诱导阻力的方法
C-17
加長翼展
延伸压力变 化
翼尖小翼
阻擋下 洗流生 成
飞行的控制与稳定 縱左橫向右俯航側仰向滑
灣流V式商務客機
机翼后掠角 临界马赫数
V=0.8M
V=1M
V=0.9M
飞机虽未超音速飞行,但在翼面上端已有部份空气 流速超过音速而产生震波不利飞行稳定及控制
北航飞力实验课实验报告
北航飞力实验课实验报告051770099研究生课程试卷2021-2021学年第一学期期末《飞行力学实验I》飞行原理实验报告考试时间2021年11月1日姓名:苏雨学号:ZY1805316专业:飞行器设计指导教师:王维军北京航空航天大学航空科学与工程学院2021年11月1飞机失速尾旋现象研究第一章:失速尾旋现象介绍在我从事航模生涯这些年以来,有一种十分危险的飞行现象,导致了我多架模型飞机坠毁。
这就是在飞行中有时会出现飞机突然失去控制,一边下坠,一边偏侧翻转,操纵无效直到坠地。
经查阅资料,了解到这种飞行现象称为失速尾旋。
失速:失速是当机翼攻角(迎角)增大到一定的程度(临界迎角)后,机翼上表面气流分离,导致升力减小所发生的现象。
飞机将低头下沉,直至获得足够升力飞行。
在高度低时发生失速是危险的,高度足够高时,可以练习失速的改出,改出失速的基本操作是迅速推杆到底采用俯冲姿态,等速度大于等于1.3倍失速速度时,缓慢向后拉杆改出至平飞。
尾旋(螺旋):当一侧机翼先于另一侧机翼失速时,飞机会朝先失速的一侧机翼方向沿飞机的纵轴旋转,称为螺旋或尾旋。
发生螺旋式非常危险的事情,有些飞机在设计制造时是禁止飞机进入螺旋的,这样的飞机进入螺旋姿态后,很难改出。
可以改出的飞机改出尾旋的基本方法是推杆到底,并向相反方向拉杆,如果发动机以高速运转,必须立即收油门到慢车,向螺旋相反方向蹬满舵,螺旋停止后,使用失速改平的方法。
成功的关键是飞行员的技术和飞机的性能。
全世界每年飞机事故中因失速发生的占事故总数约30%~40%,如果飞行员认知不清、处置不及时准确,飞机很可能在极短时间内进入失速尾旋,若在低空小高度时飞机进入失速尾旋处置不当,很可能会造成机毁人亡的等级事故,研究失速与尾旋的预防措施与改出方法,对考核飞机边界飞行的操控性、安全性,挖掘飞机的机动性能以及保证战斗生存率与飞行安全意义重大。
第二章:失速尾旋现象原理分析12.1失速现象原理分析飞机在飞行时,机翼翼型中心与气流来流方向的夹角为迎角,当迎角增加到抖振迎角时,机翼上气流开始分离,机翼开始出现了抖振,此时机翼升力系数还在上升,当迎角增加到临界迎角时,机翼表面气流分离出现了严重分离,飞机升力系数急剧下降,可见失速根源是由于机翼表面气流分离造成,失速也包括平尾、鸭翼等控制翼面的气流分离,导致机翼和飞机其它控制翼面失去部分或全部效能,在失速过程中如果飞机升力支撑不了飞机重量,飞机就会掉高度(图1、图2),临界迎角表征着飞机抗失速能力,飞机临界迎角越大,飞机抗失速能力越大,其中一代、二代战机临界迎角约为10°~25°、三代战机约为25°~50°、四代战机约为50°~70°,飞行中仰角,其中θ为俯仰角、φ为偏航角、γ为滚转 2角(下同)。
飞行力学第五章(全)
1 2 L c Ma 2 SC L W 2
2W C L Ma 常数 2 Sc
2
结论
dC m 0 速度静稳定; dC L nn 1 dC m 0 速度静不稳定; dC L nn 1 dC m =0 速度中立静稳定 dC L nn 1
有偏离原平衡 状态趋势
3. 纵向中立静稳定 Cm 0
在新状态平衡
0
定义
飞机处于定常直线飞行的平衡状态,受到外界瞬时扰动作用 后,速度不变,迎角变化,如果有自动恢复到原来力矩平衡状 态迎角(或过载)的趋势,则称飞机具有定速静稳定性(或过 载静稳定性)。
判据
引入力矩系数
Cm
M 1 V 2 Sc 2
一般有0.Wb 0,t 0, 0.Wb 0 Cm0.t 0
从而有平尾静稳定导数为: Cm .t C L .t kq Aht (1 ) C L.Wb C L .Wb 因为
1
所以
Cm .t 0 C L.Wb
结论 平尾使全机零升力矩增加, 保证正迎角下的安全飞行
c. g.
W
xac .W a.c.
xc . g
zc . g
c
纵向力矩可描述为:
zb轴分量
M W M ac .W ( LW cos W DW sin W )( xc . g xac .W ) ( LW sin W DW cos W ) zc . g
当( xc . g xac .W ) zc . g, W 不大,且LW DW 时,
因为
从而有平尾力矩系数为:
Cm .t
St lht kq C L . t (Wb t ) Sc
南京航空航天大学直升机空气动力学基础经典课件——前飞理论
大
前飞旋翼理论小结
1,旋翼流量仍以桨盘面积计算,轴向诱导速度 仍
保持 v2 2v1 及 v1 // v2 。随着飞行速度
的增大,诱导速度及诱导功率因流量增大而减小。 2,桨叶各剖面的速度、迎角和空气动力都是时变的。
据此可计算桨叶的挥舞系数及摆振系数,以及旋 翼的空气动力。 3,桨叶挥舞及诱导速度分布不均,致使后行桨叶剖 面迎角远大于平均值。后行桨叶发生气流分离 (失速)是限制直升机飞行速度的主要障碍之一。
k
a
1 0
[
7
](r
2
1 2
2 ) (v0
0 )r
1 2
v1s
2r
bdr
对于最简单的矩形桨叶、诱速均布且无周期变距的旋翼,
CT
1 3
a
[(7
Ka0 )(1
3 2
2)
3 2
1
]
同样办法,可得 基元功率系数为
CH 及CS
dmk WydCT WdX dCH dCT cos WdX v1dCT (0 )dCT V dCT dCH
1-2 诱导速度
速度轴系OXVYVZV和旋翼构造轴系OXDYDZD 在速度轴系内
上游0-0截面处:
Vx0 V0 Vy0 0
vx0 0 vy0 0
桨盘1-1截面处:
Vx1
vx1 Vx1 V0
Vy1
vy1 Vy1 0
下游2-2截面处: Vx2
Vy2
vx2 Vx2 V0 vy2 Vy2 0
但须注意
V1 V0 v1
1-4 桨盘处诱导速度随前飞速度减小
V0 cos(D ) (1 ) (0 ) v1 V0 sin(D ) v1
飞行原理中飞院
1 机翼形状几何参数 翼弦 相对厚度 中弧线 弧高 相对弯度(中弧曲度)
翼展 展弦比 梢根比 后掠角 2 国际标准大气(ISA)的规定和应用
第二章飞机的低速空气动力
一、基本概念
1 相对气流 2 迎角 临界迎角 最小阻力迎角 3 流线、流管、流线谱 4 压力中心 5 附面层 6 气流分离 分离点 7 翼尖涡 下洗流 下洗角 8 升力系数 阻力系数 升阻比 9 地面效应
二、基本原理
1 拉力产生的原理 2 转速保持和改变的原理
三、基本规律
1 拉力和功率随速度的变化规律 2 拉力和功率随油门的变化规律 3 拉力和功率随高度的变化规律 4 拉力随温度的变化规律
四、副作用
1 进动 2 反作用力距 3 滑流的扭转作用 4 螺旋桨因素
第四章飞机的平衡、稳定性、操纵性
一、基本概念
第八章 特殊飞行
1 失速的根本原因以及现象 2 失速速度(VS)定义、计算公式、主要影响因素 3 失速的改出方法 4 螺旋的原因、螺旋改出方法 5 颠簸的形成、飞行速度选择的原则 6 机翼、尾翼积冰对飞机性能的影响 7 单发飞行 8 尾流的移动和消散、前机尾流对后机飞行的影响 9 飞机操纵限制速度定义和作用
第九章 载重与平衡
1 重量与平衡术语 2 重量与平衡确定的三种方法 3 装载移动、增减后重心位置的确定方法
第十章 高速空气动力学基础
1 空气的可压缩性、可压缩性与音速的关系 2 M数定义、 M数与可压缩性的关系 3 气流速度与管道截面积的关系 4 流速与压强关系 5 激波 、激波前后气流参数的变化 6 局部激波变化与翼型的跨音速升力特性关系 7 翼型的跨音速阻力特性 8 后掠翼的翼尖效应和翼根效应 9 后掠翼的翼尖先失速的原因以及改善措施
飞行原理(升力和阻力)
• John Gay拍摄
1999年7月
7日
• F/A 18-C Hornet 在航母附近低高度(75英尺)超音速飞行的场
正激波和斜激波
Ma=1 正激波 Ma>1 钝头:正激波
尖头:斜激波
正激波的波阻大, 空气被压缩很厉害, 激波后的空气压强、 温度和密度急剧上 升,气流通过时, 空气微团受到的阻 滞强烈,速度大大 降低,动能消耗很 大,这表明产生的 波阻很大。
飞行速度小于音速时
扰动波的传播速度大于飞机前进速度 传播向四面八方
飞行速度等于或超过音速时
扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度 后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在 一起形成较强的波, 空气受到强烈的压缩、而形成了激波
波阻
能量的观点
空气通过激波时,受到薄薄一 层稠密空气的阻滞,使得气流速 度急骤降低,由阻滞产生的热量 来不及散布,于是加热了空气。 加热所需的能量由消耗的动能而 来。在这里,能量发生了转化-由动能变为热能。动能的消耗表 示产生了一种特别的阻力。这一 阻力由于随激波的形成而来,所 以就叫做"波阻"
摩擦阻力则居次要位置,且总的迎面阻力 也较大
机翼的三元效应
上翼面压强低,下翼面压强高 -> 压差 -> 漩涡 -> 下洗
阻力3:诱导阻力
伴随升力而产生的
翼尖涡使流过机翼的气流向下偏转一个角度 (下洗)。升力与气流方向垂直(向后倾 斜),产生了向后的分力(阻力) 诱导阻力同机翼的平面形状,翼剖面形状, 展弦比,特别是同升力有关。
当机翼迎角超过临界点时,流经上翼面的气流会出现严 重分离,形成大量涡流,升力大幅下降,阻力急剧增加。 飞机减速并抖动,各操纵面传到杆、舵上的外力变轻, 随后飞机下坠,机头下俯,这种现象称为失速。
飞行力学与飞行控制讲稿-5
要保持或改变飞行状态
第一飞行范围 :只需动驾驶杆;
第一飞行范围 :驾驶杆、油门相互配合
4.5 非定常上升运动性能的能量高度法
一、能量特性
飞机的总机械能:E GH 2 g V 2
E V2 单位飞机重量的总机械能:H nl G H 2 g
1G
——单位是米,能量高度
能量高度的物理意义:如果爬升过程中阻力和推力平衡,当飞机 将所有动能转化成位能时,飞机所能到达的理论高度。
V y dH nl ( P Q)V dt G
和定常上升运动方程形式上一样,但物理意义不一样!!!!!
能量上升率的过载表达式: ny
一般情况下,当飞机以过载飞行时,有: Y n y G
ny G 则有: C y qS
ny G 2 ) C x C x 0 A( qS
G G G ) q ny S
dH 0 dt
,平飞加速度为
2 dV g V y 米 / 秒 4.29 dt V
如果要在该状态下定常平飞,则需要减小油门,使
P Q, V y0
二、动能变化时几何上升率的计算(非定常上升)
V y dH nl dH V dV dH V dV dH dt dt g dt dt g dH dt
V y 1 dV 2 1 2 g dH
dH Vy dt
该公式可以计算动能变化时的几何上升率!
( P Q)V dH d V 2 ( ) G dt dt 2 g
爬升过程中,如果无动能变化,则几何上升率等于能量上升率! 在低亚音速情况下,一般可认为动能基本不变!!!!可用上式近 似计算几何上升率!
对速压的限制 强度(悬挂接头等);刚度(操纵效能、颤振等) M数限制 飞机操纵稳定性;进气道、压气机和涡轮的稳定性;气动 加热 允许飞行包线(飞行品质规范规定)!!
航空飞行器飞行动力学部分课后习题答案单元PPT课件
代入迎角为4°和6°时的气动力矩系数:
CCmm00
Cm Cm
4 6
/ /
57.3 57.3
0.005 0.025
零迎角俯仰 力矩系数
可解得:
CCmm0
0.5730 0.0350
1 rad
纵向静不稳定
静稳定导数:Cm CL Cm CL 0.1632
第4页/共14页
7.4
②飞机质心移动时,升力特性并不会发生变化。
C Crr L sin 0 滚转力矩
L Laa Lrr L 0
N
Nr r
0
侧风配 平?
Cc Ccrr CL sin 0
假设滚转 角为零
写成无因次形式:Cl Claa Clrr ClL 0
Cn Cnr r 0
得: r
Cn Cnr
a
ClL Cla
在跨音速区域飞行时,飞机速度增加时,气动压力中 心迅速后移,产生大的低头力矩,而飞机此时为定载静 不稳定,低头后会产生使低头趋势进一步加剧的气动低 头力矩,因而会出现“自动俯冲”现象。
(
dCm dCL
)nn
1
Cm CL
Ma 2CL
Cm M a
跨音速区
Cm M a
为大的负值,( dCm
dCL
)nn 1
Cn Cn Cnr r Cnp p Cnr r Cna a
方向舵正偏 转产生的负
偏航力矩
Cn
Hale Waihona Puke 假设为零Cnr Cnr
r 0
第8页/共14页
8.2何谓飞行器的航向静稳定性和横向静稳 定性?影响横航向静稳定性的主要因素?
航向静稳定性:飞机在平衡状态下受到外界非 对称瞬时干扰,产生侧滑,在驾驶员不施加操纵 的条件下,干扰消失的瞬时,飞机将产生使侧滑 角减小的偏航力矩,则称飞机在原平衡状态具有 航向静稳定性。
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5-11 着陆滑跑阶段的作用力
V↓→升降舵效用降低 机头自动下俯。 升降舵效用降低, X+F摩→V↓→升降舵效用降低,机头自动下俯。 刹车→增大F 刹车→增大F摩→V↓,用舵保持方向。 V↓,用舵保持方向。
风对起飞、 第四节 风对起飞、着陆的 影响及修正原理
无风——V地=V空 逆风——V地=V空-U 顺风——V地=V空+U U----风速
一、飞机在大逆风和顺风中起飞、着陆的特点 飞机在大逆风和顺风中起飞、 (一)飞机在大逆风中起飞的特点 1. 容易保持方向——空速大,舵效强。 空速大,舵效强。 容易保持方向 空速大
5-15 用侧滑法修正侧风的影响
注意: 注意: 接地前调整好飞机姿态。 接地前调整好飞机姿态。
② 航向法: 使飞机航向偏向侧风向, 改变航向角=偏流角。 接地后及时蹬反舵,保持 滑跑方向。 注意: 注意:
5-16 改变航向修正偏流
接地前调整好飞机姿态。 接地前调整好飞机姿态。
位置法: ③位置法: 对正侧风来向一边 的跑道平行线, 的跑道平行线,用改 变下滑位置方法, 变下滑位置方法,修 正侧风。 正侧风。 注意:正确估算变 注意: 位量。 位量。
飞机下沉,气流从斜下方吹来,α↑,Mz稳使 机头下俯——应带杆保持两点接地。 接地瞬间,作用在主轮反作用力(N反)和摩擦力 (F摩)对飞机重心形成M下俯→应带杆保持姿势。
5-10 飞机接地时的作用力
(五)滑跑阶段---减速滑跑直至停止的运动过程。 滑跑阶段---减速滑跑直至停止的运动过程。 ---减速滑跑直至停止的运动过程
平飘阶段---继续减速的运动过程。 ---继续减速的运动过程 (三)平飘阶段---继续减速的运动过程。 Y≈G1 飞机转入平飘,带住杆,据下沉快慢和V 飞机转入平飘,带住杆,据下沉快慢和V的 大小相应拉杆,要求在H=0.2~0.15米拉成两 大小相应拉杆,要求在H=0.2~0.15米拉成两 H=0.2 拉杆快慢由下沉速度而定。 点。即,拉杆快慢由下沉速度而定。
1.如何加速? 如何加速? 如何加速 2.如何抬前轮? 如何抬前轮? 如何抬前轮 3.如何保持好飞机平衡状态? 如何保持好飞机平衡状态? 如何保持好飞机平衡状态 4.如何保持好前进方向? 如何保持好前进方向? 如何保持好前进方向 1.加速 加速
加油门(一般加满油门):P↑,P-(F摩+X)=△P使飞 机加速滑跑,V↑。
(四)上升阶段 操纵:当增速到规定速度,柔和带杆↑α→Y﹥G1,转入上升,达 到预定上升角前,向前顶杆↓α,使Y=G1,保持规定上升角。同 时收小油门,使P=X+G2,保持V上。 P=X+Gsinθ上=X+G2——等速 Y=Gcosθ上=G1 ——直线
二、起飞性能计算与分析
(一)离地速度 定义: 定义:飞机离地瞬间的速度叫离地速度 (以V离表示)。 表示)。
二、侧风对起飞着陆的影响及修正原理 (一)侧风对地面滑跑 的影响及修正原理
一般情况下: 一般情况下: 左侧风 →左偏 →右滚。 右滚。
1.影响: 产生侧滑原因---机轮F摩阻止飞机随风移动,气流 从侧前方吹来。 Mx稳——倾斜 My稳——偏转 F摩——Myf——偏转 2.修正原理: 对风压杆,Mx操=Mx稳——防止倾斜。 蹬反舵:My操=My稳——制止偏转保持方向。
欲做好目测应保持好下滑线和下滑速度,掌握好收油 欲做好目测应保持好下滑线和下滑速度,掌握好收油 下滑线 门的时机和快慢。 门的时机和快慢。
(一)保持好正常的下滑线 正常的下滑线是指:飞机对准预定下滑点时, 正常的下滑线是指:飞机对准预定下滑点时, 是指 下滑角正常的下滑轨迹。 下滑角正常的下滑轨迹。 的下滑轨迹
V离=
2G Cy离ρS
图5-4 发动机可用推力对离地速度的影响
(二)起飞距离
起飞滑跑距离
起飞上升段距离
1、起飞滑跑距离 、
G dV ⋅ = P − X − F摩 g dt N =G −Y 反
起飞滑跑段距离公式: 起飞滑跑段距离公式:
V V L起滑= = 2a平均 2g(P − f ) ′ G
2. 抬前轮和离地时机要提前 抬前轮和离地时机要提前——飞机达到 飞机达到 所需空速的时间短。 所需空速的时间短。 3. 离地空速一定, L滑跑↓——离地空速一定,地速小。 离地空速一定 地速小。
(二)飞机在大逆风中着陆的特点 飞机在大逆风中着陆的特点 ① θ下↑、L下↓、L平飘↓→目测易低。 ② L滑跑↓→接地地速小。
第五章 起飞和着陆
起落航线:是指飞机起飞后,依据着陆标志( 字布),按 起落航线:是指飞机起飞后,依据着陆标志(T字布),按 ), 规定的高度、速度和预定转弯点飞行一圈后着陆的飞行过程。 规定的高度、速度和预定转弯点飞行一圈后着陆的飞行过程。 起落航线通常包括五个边和四个转弯(如图所示)。 起落航线通常包括五个边和四个转弯(如图所示)。
保持正常的下滑线关键在于:确定正常的四转 保持正常的下滑线关键在于: 弯改出高度和位置。 弯改出高度和位置。
(二)保持好规定的下滑速度 下滑速度大,会造成目测偏高。 下滑速度大,会造成目测偏高。 (三)掌握好收油门的时机和快慢 过早或过快,会造成目测低; 过早或过快,会造成目测低; 过晚或过慢,会造成目测高。 过晚或过慢,会造成目测高。
① 着陆空中距离
2 2 VH −V接 L着空=KaV ( + H) 2g
② 着陆滑跑段距离
dV L着滑= 2g( f ' '− p g)
2
三、影响飞机着陆性能的因素
(一)发动机特性 反推力技术 (二)飞机构造参数 G、G/S等 G/S等 (三)飞机气动参数 增升装置的使用 (四)使用条件 大气条件、跑道状况、 大气条件、跑道状况、减速装置等
2.抬前轮 抬前轮
抬前轮:V=V抬柔和拉杆抬前轮,使飞机转为作两点滑跑; 目的:↑α,↑Cy,↓V离,↓t起和L起。
3.保持平衡状态 保持平衡状态
随V↑,向前迎杆保持两点姿势。 V↑,向前迎杆保持两点姿势。 V↑△ ↑→M ↑→M 机头上仰→迎杆→ V↑△Y尾↑→Mz操↑→Mz操>Mz下俯→机头上仰→迎杆→使Mz操 =Mz下俯→ 保持两点。 保持两点。
二、影响着陆目测的因素 ( 一 )风
在大逆风中着陆,飞行员容易发生目测低; 在大逆风中着陆,飞行员容易发生目测低; 反之,顺风易目测高。 反之,顺风易目测高。
另外,飞行员在用侧滑法修正侧风影响时, 另外,飞行员在用侧滑法修正侧风影响时, 升阻比减小,下滑角增大,也易目测低。 升阻比减小,下滑角增大,也易目测低。
(二)侧风对飞机在空中飞行的影响及 其修正原理
1.影响---产生偏流 产生偏流原因: 飞机离地,F摩消失,飞机 随风飘移。
5-14 侧风对飞机在空中飞行的影响
2.修正 ① 侧滑法: 对风压杆→飞机带γ并向倾斜 方向侧滑。 蹬反舵→My操=My稳,使β=偏 流角,飞机作直线侧滑。 接地以前,应回舵回杆,改平 坡度,两轮接地防止偏转。
(二)气温
夏季或中午), ),易目测 气温升高(夏季或中午),易目测高; 冬季或早晚), ),易目测 气温降低(冬季或早晚),易目测低。
三、修正目测偏差的方法 保持投影点位置不变, (一)保持投影点位置不变,适当加大下滑 速度。 速度。 遇逆风时,适当加油门、迎杆,修正目低。 遇逆风时,适当加油门、迎杆,修正目低。 将投影点位置适当前移, (二)将投影点位置适当前移,保持下滑速 度不变。增大油门。 度不变。增大油门。
第二节
着
陆
着陆——飞机从一定高度下滑,并降落于地面直至停止的运动。
一、着陆的操纵原理 (一)下滑阶段
操纵杆、舵、油门保持好θ下、V下 、下滑线和下滑方向。 使飞机沿预定轨迹下滑。
1.等速下滑:
2.减速下滑: Y=Gcosθ下 X>P+Gsinθ下
拉平阶段---------由下滑转为平飘状态的曲 (二)拉平阶段-----由下滑转为平飘状态的曲 线减速运动过程。 线减速运动过程。 下滑至一定高度开始拉平同时收小油门。进入平 飘前阶段,收完油门保持好方向。
4.保持方向 保持方向
对于螺旋桨飞机滑跑中适当蹬舵,保持方向。 对于螺旋桨飞机滑跑中适当蹬舵,保持方向。 滑流作用→垂尾产生△ 对重心形成M 机头偏→ ① 滑流作用→垂尾产生△Z尾,对重心形成M偏→机头偏→蹬 舵产生M 制止偏转。 舵产生My操→制止偏转。 由于侧风等因素的影响,会引起飞机偏转, ② 由于侧风等因素的影响,会引起飞机偏转,需要经常用舵 来保持滑跑方向。 来保持滑跑方向。
飞机没有到达预定点接地, 目测低; 飞机没有到达预定点接地,叫目测低; 超过预定区域接地,叫目测高。 超过预定区域接地, 目测高。
一、目测的一般原理
操纵飞机使下滑距离、拉平距离、 操纵飞机使下滑距离、拉平距离、平飘距离之和等 于四转弯改出位置距“T”字布之间的实际水平距离。 于四转弯改出位置距“ 字布之间的实际水平距离。 字布之间的实际水平距离
第三节 着陆目测
飞行员根据当时飞机的飞行高度、 飞行员根据当时飞机的飞行高度、速度 及到预定降落点的距离,不断进行目视判断, 及到预定降落点的距离,不断进行目视判断, 以便操纵飞机按预定方向,以规定的速度, 以便操纵飞机按预定方向,以规定的速度, 降落在预定地点的过程, 着陆目测, 降落在预定地点的过程,叫着陆目测,简称 目测。 目测。
(二)离地阶段 操纵:两点滑跑后段,随V↑应稳住杆,飞机平稳离地。 原理:滑跑后段,Y≈G→稳住杆保持两点 ,V↑,Y>G 即离地。
(三)小角度上升阶段 操纵:飞机刚离地,应稳住杆用小角度上升。 。 原理:小角度上升,Y=G1→ H↑,P>X+G2 → 尽快增速。刚 离地,V小,不用大θ上。(因θ上大,G2大,不利于增速,危 及安全)。(5.1) Y=Gcosθ上………………直线 P﹥X+Gsinθ上…………加速