航空航天概论要点2.

航空航天概论要点（正式稿）第一章航空航天发展概况1.1 航空航天基本概念1.3 航空航天发展概况1783年6月5日，法国的蒙哥尔费兄弟用麻布制成的热气球完成了成功的升空表演。

1852年，法国人H.吉法尔在气球上安装了一台功率约为2237W的蒸汽机，用来带动一个三叶螺旋桨，使其成为第一个可以操纵的气球，这就是最早的飞艇。

1903年12月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了试飞，当天共飞行了4次，其中最长的一次在接近1min的时间里飞行了260m的距离。

这是人类历史上第一次持续而有控制的动力飞行。

1947年10月14日，美国X-1研究机，首次突破了“声障”。

1.4 我国的航空航天工业新中国自行设计并研制成功的第一架飞机是歼教1。

我国自行设计制造并投入成批生产和大量装备部队的第一种飞机是初教6。

我国第一架喷气式战斗机是歼5型飞机，是一种高亚声速歼击机。

歼6飞机是我国第一代超声速战斗机，可达1.4倍声速。

我国第二代超声速战斗机包括歼7和歼8系列。

歼8系列飞机的研制成功，标志着我国的军用航空工业进入了一个自行研究、自行设计和自行制造的新阶段。

歼10战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机，实现了我国战斗机从第二代向第三代的历史性跨越。

“北京”1号是新中国自行研制的第一架轻型旅客机。

由北京航空航天大学的前身北京航空学院的师生设计、生产。

2007年2月26日，国务院正式批准我国大飞机国家重大专项立项实施，标志着我国大型民用客机和大型运输机进入工程研制阶段。

1970年4月24日21时35分，我国第一枚运载火箭“长征”1号携带着中国的第一颗人造地球卫星，从我国酒泉卫星发射场发射升空，10分钟后，卫星顺利进入轨道。

1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”1号。

不计，即把气体看成连续的介质。

大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种物理性质，也叫做大气的内摩擦力。

大气的粘性，主要是气体分子作不规则运动的结果。

对于像空气这种内摩擦系数很小的流体，当物体在空气中的运动速度不是很大时，粘性的作用也就不很明显，此时，可以采用理想流体模型来做理论分析。

通常把不考虑粘性的流体（即流体的内摩擦系数趋于零的流体），称为理想流体或无粘流体。

当气流的速度较小时，压强的变化量较小，其密度的变化也很小，因此在研究大气低速流动的有关问题时，可以不考虑大气可压缩性的影响。

但当大气流动的速度较高时，由于可压缩性的影响，使得大气以超声速流过飞行器表面时与低速流过飞行器表面时有很大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。

就必须考虑大气的可压缩性（气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密度和体积改变的性质）。

声速是指声波在物体中传播的速度。

声速的大小和传播介质有关。

在对流层中，气温随高度增加而降低，声速也随着降低。

马赫数Ma ，衡量空气被压缩程度的大小。

av Ma =，v 表示在一定高度上，飞行器的飞行速度，a 表示该处的声速。

； 12121212反之12121212,,,p p v v A A <><>ρρ则有。

拉瓦尔喷管是使气流由亚声速加速成超音速的一种先收缩后扩张的管道，当然要想变为超音速，对气流还必须的是沿气流方向有一定压力差。

2.3 飞机上的空气动力作用及原理翼弦与相对气流速度v之间的夹角α叫“迎角”。

假设翼型有一个不大的迎角α，当气流流到翼型的前缘时，气流分成上下两股分别流经翼型的上下翼面。

由于翼型的作用，当气流流过上翼面时流动通道变窄，气流速度增大，压强降低，并低于前方气流的大气压；而气流流过下翼面时，由于翼型前端上仰，气流受到阻拦，且流动通道扩大，气流速度减小，压强增大，并高于前方气流的大气压。

因此，在上下翼面之间就形成了一个压强差，从而产生了一个向上的升力Y。

失速现象：随着迎角的增大，升力也会随着增大，但当迎角增大到一定程度时，气流就会从机翼前缘开始分离，尾部出现很大的涡流区。

此时，升力会突然下降，而阻力却迅速增大，这种现象称为“失速”。

失速刚刚出现时的迎角叫“临界迎角”。

所以飞机飞行时迎角最好不要接近或大于临界迎角。

影响飞机升力的因素1.机翼面积的影响2.相对速度的影响3.空气密度的影响4.机翼剖面形状的影响5.迎角的影响增升措施1.改变机翼剖面形状，增大机翼弯度；2.增大机翼面积；3.改变气流的流动状态，控制机翼上的附面层，延缓气流分离。

低速飞机上的阻力按其产生的原因不同可分为摩擦阻力、压强阻力、诱导阻力和干扰阻力。

1.摩擦阻力摩擦阻力的大小，取决于空气的粘性、飞机表面的状况、附面层中气流的流动情况和同气流接触的飞机表面积的大小。

空气的粘性越大，飞机表面越粗糙，飞机的表面积越大，则摩擦阻力越大。

为了减小摩擦阻力，应在这些方面采取必要的措施。

另外，用层流翼型代替古典翼型，使紊流层尽量后移，对减小摩擦阻力也是有益的。

2.压差阻力为了减小飞机的压差阻力，应尽量减小飞机的最大迎风面积，并对飞机的各部件进行整流，做成流线型，有些部件如活塞式发动机的机头应安装整流罩。

3.诱导阻力诱导阻力与机翼的平面形状、翼剖面形状、展弦比等有关。

可以通过增大展弦比，选择适当的平面形状（如椭圆形的机翼平面形状），增加“翼梢小翼”等来减小诱导阻力。

4.干扰阻力干扰阻力和飞机不同部件之间的相对位置有关，因此，在设计时要妥善地考虑和安排各部件的相对位置，必要时在这些部件之间加装流线型的整流片，使连接处圆滑过渡，尽量避免旋涡的产生。

2.4 高速飞行的特点激波实际上是受到强烈压缩的一层薄薄的空气。

正激波是指其波面与气流方向接近于垂直的激波。

斜激波是指波面沿气流方向倾斜的激波。

（P95图）由激波阻滞气流的产生的阻力叫做激波阻力，简称波阻。

某些超声速飞机的机身、机翼等部分的前缘设计成尖锐的形状，就是为了减小激波强度，进而减小激波阻力。

与临界速度相对应的马赫数就叫做“临界马赫数”，用Ma临界表示。

当飞机的飞行速度超过临Ma临界时，机翼上就会出现一个局部超声速区，并在那里产生一个正激波。

这个正激波是由于局部产生的，所以叫“局部激波”。

(临界速度是气流的速度，当气流以此速度从前缘爬升到机翼最高点时，刚好加速到声速)局部激波和波阻的产生，是出现“声障”问题的根本原因。

飞机气动布局的类型：（P98图）按机翼和机身的连接位置分：上单翼、中单翼、下单翼；按机翼弦平面有无上反角分：上反翼、无上反翼、下反翼；按立尾的数量分：单立尾、双立尾、V形尾；按纵向气动布局分：正常式、鸭式、无尾式超声速飞机的翼型特点：大都采用相对厚度小的对称翼型或接近对称的翼型。

波阻较小的翼型有：双弧形、菱形、楔形、双菱形超声速飞机的机翼平面形状和布局型式（7种）①后掠机翼②三角形机翼③小展弦比机翼④变后掠机翼⑤边条机翼⑥“鸭”式飞机⑦无尾式布局超声速飞机和低、亚声速飞机的外形区别1.低、亚声速飞机机翼的展弦比较大，梢根比也较大；超声速飞机机翼相反。

2.低速飞机常采用无后掠角或小后掠角的梯形直机翼，亚声速飞机的后掠角一般也比较小（小于35°），而超声速飞机一般为大后掠机翼或三角形机翼。

3.低、亚声速飞机的机翼翼型一般为圆头尖尾型，前缘半径较大，相对厚度也比较大（0.1~0.12）；而超声速飞机机翼翼型头部为小圆头或尖头（前缘半径比较小），相对厚度比较小（0.05）。

4.低、亚声速飞机机翼的展长一般大于机身的长度，机身长细比较小，一般为5~7之间，机身头部半径比较大，前部机身比较短，有一个大而突出的驾驶舱；而超声速飞机机身的长度大于翼展的长度，机身比较细长，机身长细比一般大于8，机身头部较尖，驾驶舱与机身融合成一体，成流线形。

飞机在超声速飞行时，在飞机上形成的激波，传到地面上形成如同雷鸣般的爆炸声，这就是所谓的“声爆”现象。

由气动加热引起的危险（结构强度和刚度降低，飞机气动外形受到破坏，危及飞行安全）障碍就称为“热障”。

所以“热障”实际上是空气动力加热造成的。

2.5 飞机的飞行性能及稳定性和操作性飞机的飞行性能一般包括飞行速度、航程、升限、起飞着陆性能和机动性能等。

飞行速度，对军用飞机来说一般指的是最大平飞速度，而对民用飞机来说一般指的是巡航速度。

航程是指在载油量一定的情况下，飞机以巡航速度（不进行空中加油）所能飞越的最远距离。

飞机的静升限是指飞机能作水平直线飞行的最大高度。

飞机的起飞过程：地面滑跑、离地、爬升；飞机的着陆过程：下滑、拉平、平飞减速、飘落、滑跑所谓飞机的稳定性，是指在飞行过程中，如果飞机受到某种扰动而偏离原来的平衡状态，在扰动消失以后，不经飞行员操纵，飞机能自动恢复到原来平衡状态的特性。

飞机的纵向稳定性主要取决于飞机重心的位置，只有当飞机的重心位于焦点前面时，飞机才是纵向稳定的。

飞机主要靠垂直尾翼的作用来保证方向稳定性。

飞机的横侧向稳定性主要是由机翼上反角、机翼后掠角和垂直尾翼的作用产生的。

飞机的操纵性是指驾驶员通过操纵设备（如驾驶杆、脚蹬和气动舵面等）来改变飞机飞行状态的能力。

直升机的布局：单旋翼直升机、共轴式双旋翼直升机、纵列式双旋翼直升机、横列式双旋翼直升机、带翼式直升机。

（P124图）直升机的操纵系统1.总距操纵（总桨距——油门操纵）：控制升降；2.变距操纵：实现纵向（包括俯仰）及横向（包括滚转）运动（前后左右）；3.脚操纵（航向操纵）：转向。

2.7 航天器飞行原理开普勒（Kepler）三大定律第一定律（椭圆定律）：所有行星绕太阳的运行轨道都是椭圆，而太阳则位于椭圆的一个焦点上。

第二定律（面积定律）：在相等的时间内，行星与太阳的连线所扫过的面积相等。

第三定律（调和定律）：行星运动周期的平方与行星至太阳的平均距离的立方成正比，即行星公转的周期只和半长轴有关。

轨道要素1.轨道半长轴a2.轨道偏心率e3.轨道倾角i4.升交点赤经Ω5.近地点幅角ω6.过近地点时刻t卫星轨道：圆轨道和椭圆轨道、顺行轨道和逆行轨道、地球同步轨道、太阳同步轨道、极轨道、回归轨道（理解）“嫦娥”1号卫星经历了在地球轨道、地月转移轨道和环月轨道的漫长征程，于07年11月7日正式进入工作轨道，成为月球的一颗卫星。

第三章飞行器的动力系统3.1 发动机的分类与特点航空航天发动机的分类室，与从喷嘴喷出的燃料充分混合，经点火后燃烧，燃料的化学能转换为内能，此后，燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮工作，高速旋转的涡轮产生机械能，带动压气机和其他附件工作。

涡轮出口燃气直接在喷管中膨胀，使燃气可用能量转变为高速喷流的动能而产生反作用力。

1.进气道系统。

进气道是发动机的进气通道，它的主要作用是整理进入发动机的气流，消除旋涡，保证在各种工作状态下都能供给发动机所需要的空气量。

2.压气机。

压气机的作用是提高进入发动机燃烧室的空气压力。