飞行原理

飞机为什么能飞？空气动力学空气与物体相互作用的规律操作飞机，原理？飞行力学研究飞行性能、操作性、稳定性更快、更远、更经济？飞行原理第一章飞机和大气的一般介绍第二章飞机的低速空动力空气动力学主要是低速小飞机第三章螺旋桨的空气动力第十章高速空气动力学基础第四章飞机的平衡、稳定性、操作性第五章平飞、上升、下降飞行力学第六章盘旋第七章起飞、着陆第八章特殊飞行着重于飞机的操作、实践、基本原理第九章重量、平衡机机型相关介绍大型宽体飞机：座位数在200以上，飞机上有双通道通行747 波音747载客数在350-400人左右（747、74E均为波音747的不同型号）777 波音777载客在350人左右（或以77B作为代号）767 波音767载客在280人左右M11 麦道11载客340人左右340 空中客车340载客350人左右300 空中客车300 载客280人左右（或以AB6作为代号）310 空中客车310载客250人左右ILW 伊尔86苏联飞机载客300人左右中型飞机：指单通道飞机，载客在100人以上，200人以下M82/M90 麦道82 麦道90载客150人左右737/738/733 波音737系列载客在130-160左右320空中客车320载客180人左右TU54苏联飞机载客150人左右146英国宇航公司BAE-146飞机载客108人YK2 雅克42苏联飞机载客110人左右小型飞机：指100座以下飞机，多用于支线飞行YN7 运7国产飞机载客50人左右AN4 安24苏联飞机载客50人左右SF3 萨伯100载客30人左右ATR 雅泰72A载客70人左右世界上现有主要机型：美国波音商用飞机制造公司、欧洲空中客车工业公司、美国麦克唐纳.道格拉斯公司。

1996年底，波音公司已同麦道合并。

波音系列：波音707、波音727、波音737、波音747、波音757、波音767、波音777 。

空中客车系列：A-300、A-310、A-320、A-330、A-340。

麦道系列：MD-80、MD-81、MD-82、MD-83、MD-87、MD-88、MD-11。

此外，还有俄罗斯制造的图-154、图-154M型，前苏联生产的伊尔-18、伊尔-86、雅克-42、安-30，英国制造的英航-146（BAE-146）、肖特-360，荷兰的福克-100，以及中国制造的运-7、运-8、运-10、运-11、运-12等型飞机。

第一章飞机和大气的一般介绍机身fuselage 1功用是装载机组、货物、设备、乘客；2把其他部分连为整体机翼wing 1产生升力；2调节飞机的稳定性和操作性；3装载发动机、油箱、起落装置包括前缘襟翼（靠近翼根）、前缘缝翼（靠近翼尖）、减速板spoiler、后缘襟翼（靠近翼根）、高速副翼、低速副翼aileron尾翼tail 1左右转弯、俯仰运动；2消除驾驶盘上的杆力垂直尾翼fin 水平尾翼tailplane包括垂直安定面、方向舵rudder、水平安定面、升降舵elevator、配平片起落装置landing gear动力装置powerplant gear 活塞式发动机涡轮喷气发动机操作飞机的基本方法6个自由度：3个空间位置、3个空间姿态横轴：翼尖的连线，纵轴：机头机尾的连线，立轴：过重心垂直横纵平面3个姿态控制：俯仰——升降舵——方向杆滚转——副翼——方向杆偏转——方向舵——脚蹬（脚跟部用力，脚尖用力是刹车）3个空间位置只能操纵纵向移动（油门），侧向移动、垂直移动只能是间接操作飞机的运动时因为力矩对于重心的作用力矩=力乘以力臂1 俯仰——顶杆——升降舵下偏——飞机低头2 偏转——登左蹬——方向舵左偏——机头左偏3 滚转——压左盘——左副翼向上、右副翼向下——飞机左滚机翼的垂直刨面称为翼型翼弦：翼型前缘到后缘的连线称为翼弦，用c表示相对厚度及厚弦比：翼型最大厚度与弦长的比值，用百分号表示中弧线：与翼型上下表面相切的一系列园的圆心的连线——作用：反映了上下翼面的外凸程度大小，在对称翼型基础上增加弧度可以增加翼型的性能平面翼型低速稳定性好：矩形、椭圆形、梯形（机翼前缘垂直翼根）前、后掠翼型高速性能好三角形机翼用于超音速飞行翼展：机翼翼尖之间的距离，用b表示展弦比：机翼翼展b与平均弦长c（翼根弦长与翼尖弦长的一半）的比值用符号AR表示=b/c梢根比：是机翼翼尖弦长与机翼翼根弦长比值——后掠角：机翼1/4弦长与机身横轴之间的夹角后掠角越大速度越大飞行大气的一半介绍1大气组成三种：多种气体混合而成的纯干空气、水蒸气、尘埃颗粒以气温的变化为基准分类：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层对流层是各种天气现象的发生区域平流层下层是航空、航天的分界线平流层的底部是民用运输机比较理想的飞行空间。

对流层与平流层的交接称为对流层顶2空气密度：单位体积内的空气的质量或单位体积内空气的个数在高原机场，发动机的进气量小，所需真空速变大，但是所需的指示空速是不变的3空气压力：及气压，物体单位面积上空气的垂直作用力4空气温度：空气的冷热程度，空气温度的高低放映了空气分子坐不规则运动的平均速度大小华氏温度中水的冰点是32℉，水的沸点是212℉，与摄氏温度转换：Tf=9/5Tc+32 Tc=5/9(Tf-32)开氏温度与摄氏温度转换：Tk=Tc+273.155空气湿度：空气的潮湿程度，气象学中经常使用相对湿度的概念。

相对湿度是指空气中所包含湿气和空气中所能包含最大湿气之比。

空气的温度越高，它所能包含的水分越高。

当相对湿度等于100/%时，空气中所包含的水分最大，成为饱和状态。

对于给定体积的气体来说，当温度降低时，其相对湿度增大，当温度降低到饱和状态是的温度称为露点温度。

在露点温度常见的大气现象开始出现。

水蒸气只是相同体积空气质量的62/%。

当空气的温度越接近露点温度，空气的密度越大，湿度越大6空气的粘性原因：空气分子的不规则运动是造成空气粘性的主要原因。

相邻两层空气间有相对运动时，会产生相互牵扯的力，这种作用力叫做空气的粘性力。

粘性力取决于速度梯度：相邻两层空气的速度差ΔV与两层间距ΔH之比，ΔV/ΔH,称为速度梯度，越大，相邻两层空气的摩擦力越剧烈，粘性力越大空气温度：温度越高，分子的速度越大，空气层交换的分子越多，粘性力越大空气的性质：不同类型的气体，分子运动的速度不同，粘性力不同。

空气的粘性力大于氧气的粘性力接触面积：空气的接触面积越大，交换的分子越多，粘性力越大7空气的压缩性：液体是不可以压缩的，但是任何气体都是可以压缩。

空气的压缩性是指一定量的空气当压力或温度变化时，其密度和体积也发生变化8标准大气ISA,以北半球中纬度地区（北纬35°~60°）大气物理特征的平均值为依据国际标准大气假设重力加速度不变海平面的高度为0，着一海平面称为ISA标准海平面海平面的气温为59℉、15℃、288.15°K海平面气压为1013.25mbar或1013.2hpa或29.92inhg,即标准海压海平面音速661kt对流层高度11㎞或36089ft对流层内标准递减率，没增加1㎞温度递减6.5℃，或每增加1000ft温度递减2℃，从11km~20km之间平流层的气体温度为常值-56.5℃或216.65°k第二章飞机低速空气动力1理想流体忽略流体粘性的流体称为理性流体；考虑粘性作用的流体称为粘性流体忽略流体密度的变化，认为其密度为常值的流体，称为不可压流体。

前提M<0.4忽略流体热传导的流体称为绝热流体（M<0.4）流体的粘性、密度、温度不随时间变化的流体称为定常流体2相对气流：空气相对于物体运动，相对气流运动的方向与物体运动的方向相反。

这是风洞试验的原理3迎角：相对气流方向与翼弦之间的夹角α俯仰角：机身纵轴与水平面的夹角安装角：翼根与机身纵轴的夹角会判断迎角的正负大小4流线与流线谱流线定义：流场中的一条空间曲线，在该曲线上每点的流体微团的速度方向与该点的切方向重合所有流线的集合就是流线谱流线谱的形状与流速无关物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同物体与相对气流的迎角不同，流过物体的流线谱不同气流受阻，流管扩张变粗，流速变小，压力变大；气流流过物体外凸或受挤压，流管收缩变细，流速变大，压力变小气流流过物体时，在物体的后面都要形成涡流区5连续性定理质量守恒定律在空气动力学中的运用：当流体流过一个流管时，流体将连续不断并稳定在流管中流动，在同一时间流过流管任意截面的流体的质量相等vA=c 空气稳定连续地在一个流管中流动时，流管收缩，流速增大；流管扩张，流速减慢，及流速大小与流管横截面积成反比伯努利定理能量守恒定律在空气动力学中的表现：能量不会消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，总能量不变。

空气稳定流动时，主要有：动能、热能、压力能、重力势能。

空气低速时忽略热量的产生以及压力能的变化和重力势能的变化。

因此空气动力学中的能量关系为动能+压力能=总能量1/2ρv²+P=P 动压+静压=总压表述：在稳定气流中，在同一流管的任意截面上，空气的动压和静压之和保持不变。

动压大，则静压小；动压小，则静压大。

及流速大，压强小，流速小，压强大，流速减小到零，压强增大到总压伯努利定理的使用条件：气流是连续的、稳定的、，及流动是定常量流动的空气与外界没有能量交换，及空气是绝热的空气没有黏性，及空气是理想流体】空气的密度不变，及空气为不可压流体在同一条流线或同一条流管上驻点：流速为零，动压全部转换成静压，静压等于总压二升力总空气动力R：相对气流流过飞机，飞机各部分产生的空气动力总和R在垂直相对气流方向的分力叫做升力L，在平行相对气流的方向上的分力叫做阻力D 升力的方向与相对气流方向垂直，是人为分解出来的，与飞机立轴平行L 的大小与作用在翼型上下表面的压力分布有关压力中心：机翼升力的着力点叫做压力中心。

对于非对称翼型，在迎角小于临界迎角的范围内，迎角增大，压力中心前移；在迎角大于临界迎角的范围内，迎角增大则压力中心后移剩余压力：翼面各点的压力与大气压的差值叫做剩余压力由吸力峰可知机翼上表面外凸——流管收缩——流速增大——压力减小——负压下表面气流受阻——流管扩张——流速减小——压力增大——正压在机翼的前缘，流速减小到零，正压最大的点，叫驻点吸力最大的点叫做最低压力点压力系数Cp Cp>0,正压Cp<0,负压Cp是一个无量纲参数Cp取决于机翼的形状与迎角的大小有压力系数可以看出机翼升力的产生的主要依靠的是机翼上表面的吸力作用升力公式L=CL·1/2ρV²·SL——飞机的升力系数——迎角、机翼形状1/2ρv²——飞机的飞行动压——空气密度、气流速度S——机翼的面积隐含公式1在飞行中，升力的大小取决于迎角和表速2在匀速飞行中，迎角和表速存在一一对应的关系（大迎角对应小速度，小迎角对应大速度）3当飞机做等空速爬升时，随高度的上升，飞机的真空速上升4当飞机的速度增加一倍的时候，升力增加到原来的四倍三阻力飞机的阻力一般分为废阻力和诱导阻力，废阻力主要因为空气的黏性，分为摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力；诱导阻力主要与飞机的升力有关附面层：是指紧贴物体表面，气流速度从物面速度为零处护肩增大到99%主流速度很薄的空气流动层附面层的特点：1附面层内沿物面法线方向压强不变且等于法线主流压强2附面层的厚度随气流流经物面距离的增长而增厚层流附面层和紊流附面层所谓层流就是气体微团沿物面方向分层流动互不混淆。