飞行原理知识点精讲

飞行原理基础知识

大气状态参数

1.大气密度ρ

是指单位体积内的空气质量，用ρ表示。由于地心引力的作用，ρ随高度H的增加而减小。

2.大气温度T

是指大气层内空气的冷热程度，用T表示。微观上来讲，温度体现了空气分子运动剧烈程度。K=C+273.15。

3.大气压力P

规定在海平面温度为15°C时的大气压力即为一个标准大气压，表示为760mmHg或1.013×105Pa。随高度增加而减小。

4.粘性μ

当流体内两相邻流层的流速不同时，两个流层接触面上便产生相互粘滞和互相牵扯的力，这种特性就叫粘性。流体的动力粘性系数μ，液体＞气体，随温度的升高，气体μ升高，液体μ降低。

5.可压缩性E

是指一定量的空气在压力变化时，其体积发生变化的特性。可压缩性用体积弹性模量E 来衡量。E值越大，流体越难被压缩。空气的E值很小，约为水的两万分之一，因此空气具有压缩性，而水则视为不可压缩流体。

飞机低速飞行（Ma＜0.3）时，视为不可压缩流体；高速飞行（Ma≥0.3）时，则必须考虑空气的可压缩性。

6.声速c

是指声波在介质中传播的速度，单位为m/s。在海平面标准状态下，在空气中的声速只有341m/s。

7.马赫数Ma和雷诺数Re

Ma=v/c，是无量纲参数，作为空气受到压缩程度的指标。Re是一种可以用来表征流体流动情况（层流、湍流）的无量纲参数。

国际标准大气

对流层0-11km，平流层（同温层）11-50km。

国际标准大气具有以下的规定：

1.大气是静止的、洁净的，且相对湿度为零。

2.空气被视为完全气体，即其物理参数（密度、温度和压力）的关系服从完全气体的状态方程p =ρRT。

3.海平面作为计算高度的起点，即H=0处。密度ρ=1.225kg/m3，温度T=288.15K（15°C），压强p=101325Pa，声速c=341m/s。

低速飞行中的空气动力特性

理想流体，不考虑流体粘性的影响。

不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma<0.3。

绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma<0.3。

飞机的相对气流方向与飞行速度方向相反。（风洞试验）

迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。平飞中，可以通过机头高低判断迎角大小，而其他飞行状态中，则不可以采用这种判断方式。

机翼的翼弦通常不与机身纵轴平行。翼根处翼弦与纵轴的夹角称为机翼安装角。

空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。流线谱是所有流线的集合。

连续性定理：ρ1v1A1=ρ2v2A2=C，质量守恒定律是连续性定理的基础。（测流量）ρv2+P=P0，能量守恒定律是伯努利定理的基础。（测空速）伯努利定理：1

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升力的产生原理：机翼上下表面出现的压力差。

驻点，是正压最大的点，位于机翼前缘附近，该处气流流速为零。

最低压力点，是机翼上表面负压最大的点。

ρv2S

升力公式：L=C L1

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阻力的分类：对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、诱导阻力。

附面层，是气流速度从物面处速度为零逐渐增加到99%主流速度的很薄的空气流动层。

附面层分为层流附面层和紊流附面层，层流在前，紊流在后。层流与紊流之间的过渡区称为转捩点。

附面层分离：在逆压梯度作用下，附面层底层出现倒流，与上层顺流相互作用，形成漩涡脱离物体表面的现象。附面层分离的内因是空气的粘性，外因是因物体表面弯曲而出现的逆压梯度。

层流变为紊流（转捩），顺流变为倒流（分离）。

升力和阻力之和称为总空气动力。

升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用K表示。

性质角是总空气动力与升力之间的夹角。性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比越大。

地面效应的效果：上下翼面压差增加，从而使升力系数增加；地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小；下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。

增升装置：前缘缝翼、后缘襟翼、前缘襟翼。

增升装置的目的是增大最大升力系数。

增升装置主要是通过三个方面实现增升：增大翼型的弯度，提高上下翼面压强差；延缓上表面气流分离，提高临界迎角和最大升力系数；增大机翼面积。

高速飞行中的空气动力特性

跨音速是指飞行速度没达到音速，但机翼表面局部已经出现超音速气流并伴随有激波的产生。

飞行马赫数大于临界马赫数后，机翼上表面开始出现超音速区。在超音速区内流管扩张，气流加速，压强进一步降低，与后端的压强为大气压力的气流相作用，形成一道压力、密度、温度突增的界面，即激波。

后掠角是机翼¼弦长的连线与飞机横轴之间的夹角。

后掠翼飞机改善翼尖先失速的措施：主要方法：阻止气流在机翼上表面的展向流动；主要手段：翼刀。

飞机的飞行性能

平飞、上升和下滑、起飞和着陆、盘旋。

平衡、稳定性、操纵性

机体轴：横轴（OZ轴）、纵轴（OX轴）、立轴（OY轴）。

俯仰：绕横轴；偏航：绕立轴；滚转：绕纵轴。

飞机的平衡包括作用力平衡和力矩平衡两个方面。

飞机的稳定性是指，飞机受扰偏离原平衡状态，偏离后飞机能自动恢复到原平衡状态的能力。

俯仰稳定力矩主要由平尾产生，正常布局的飞机的平尾的安装角通常要比机翼的安装角更小。

方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的，垂尾面积越大，方向稳定力矩越大。上反角和后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩。机身，以及背鳍和腹鳍也可以产生方向稳定力矩。

横侧稳定力矩主要由侧滑中机翼的上反角和后掠角产生。机翼上下位置和垂尾也能够使机翼产生横侧稳定力矩。

飞机的方向稳定性与横侧稳定性是相互耦合的。

飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生明显的飘摆现象，称为荷兰滚。

飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。

飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵（驾驶盘或驾驶杆）、方向舵（脚蹬）和副翼下改变其飞行状态的特性。