民航基础知识教案3(内容)

飞行基本原理

第一节气流特性

一、气流和相对气流

空气流动简称为气流。空气与物体之间有相对运动，就有相对气流。流线和流线谱：空气经过空间任意一点的速度、压力和密度都不随时间而变化的气流叫稳定气流，稳定气流中空气质点流动的路线叫流线。许多流线所组成的反映空气流动全貌的图形叫流线谱。

飞机的翼型和迎角都会对流线谱产生影响。

机翼的剖面形状简称为翼型。如果机翼在相对气流中的关系位置改变了，流线谱就会改变，机翼的压力分布也就随之而变。

迎角对于流线谱也有变化影响。

飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，要引用低速气流的两个定理：气流连续性原理和伯努利定律。

二、气流的连续性原理

我们知道，在河道宽而深的地方，河水流得比较慢；而在河道窄而浅的地方，却流得比较快。夏天乘凉时，我们总喜欢坐在两座房屋之间的过道中，因为那里常有“过堂风”。在山区你可以感到山谷中的风经常比平原开阔的地方来得大。这些现象都是流体“连续性定理”在自然界中的表现。

气流的连续性原理：当气流连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的气流都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的气流的质量和从另一切面流出的气流质量是相等的。

气流连续性方程式：M=PV A 质量=密度*速度*面积

三、伯努利定律

气流连续性定理阐述了低速气流在流动中流速和管道切面之间的关系。低速气流在流动中，不仅流

速和管道切面相互联系，而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流低速气流在流动中流速和压力之间的关系。

伯努利定理基本内容：流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。同连续性定理一样，伯努利定理的应用也是有条件的，它只适应于：(1) 理想流体、(2) 不可压缩流、(3) 定常流动、(4) 在所考虑的范围内，没有能量的交换、(5) 在同一条流线上或同一根流管上。

气流连续性定理和伯努利定理是空气动力学中两个最基本的定理，它们说明了流管截面积、气流速度和压力这三者之间的关系。综合这两个定理，我们可以得出如下结论：低速定常流动的气体（不可压定常流动），流过的截面积大的地方，速度小，压强大；而截面积小的地方，流速大，压强小。这一结论是解=释低速飞机机翼上空气动力产生的根据。需要再次强调的是，在这里得出气体的连续性定理和伯努利定理只适用于低速，即气流不可压缩、密度不变的流动情况，不能推广到高速流动的气体。

第二节升力、阻力、侧力的产生和变化

飞机在空气中运动或者空气流过飞机时，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机各部分所受到

的空气动力的总和，叫总空气动力，通常用R表示。

一、升力的产生与变化

1、升力的产生

从流线谱可以看出：空气流到机翼前缘，分成上、下两股，分别沿机翼上、下表面流过，而在机翼后缘重新汇合向后流去。在机翼上表面，由于比较凸出，流管变细，说明流速加快，压力降低。在机翼下表面，气流受到阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。于是，机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和，就是机翼的升力。

2、影响升力大小的因素

迎角、飞行速度、空气密度、机翼面积、翼型

迎角的变化规律：参见书59页图4—12.小于临界迎角，迎角和升力成正比；达到临界迎角，升力最大；大于临界迎角，升力与迎角成反比。

飞行速度的关系：升力与飞行速度的平方成正比。

空气密度的关系：升力与空气密度成正比。

机翼面积的关系：升力与机翼面积成正比。

翼型的关系：翼型弯曲程度较大的机翼，产生的升力较大。

案例：航班起飞前宣布超载

计划从丽江赶回广州上班的刘先生购买了金鹿航空公司DA382航班（机型737）的机票，并在昨天一早到机场办理登机手续。但在办手续的时候，机场发布消息称：因为飞机调度原因，该航班延误。到了中午2时许，刘先生搭乘的飞机终于抵达丽江机场。但在飞机准备起飞的时候，空姐突然告诉旅客：这一航班超载了15名旅客，如果有旅客自愿改签明天的航班回广州，航空公司将每人赔偿300元，并安排住宿一晚。因为大家都赶着回广州上班，因此开始的时候没有人愿意改签。由于双方意见未能达成一致，大家在飞机上一直协商。没想到了晚上6点钟左右，空姐突然又向旅客宣布：飞机没有超载，马上

就可以起飞了，要求各旅客按原位坐好。正在嚷嚷的旅客听到这一消息惊讶不已，本来说超载的飞机，在并没有任何一人下飞机的情况下，突然又变成不超载了？旅客感到不解的同时，也开始为自己的安全担心。因此，本来坐在客舱里的旅客全部都下飞机了，有的在停机坪等候，有的则回到候机室休息，就是没有一名旅客留在飞机上。

“连空姐也解释不了为什么开始的时候说超载，但后来又不超载了。”此外，旅客认为从头开始，一直都是乘务员在向他们做解释工作，而机长则完全没有露面，只是从驾驶舱里通过广播，抛出一句：“你们现在不愿意走的可以退票。”对此，刘先生感到非常生气，觉得并没有受到尊重。

航空公司：起飞要求导致

因为丽江机场属于高原机场，需要特定的飞机飞行，而且飞机必须减载。而他们在丽江并没有自己的工作人员，因此飞机配载图在起飞前才送到飞行员手上，此时机组人员才发现飞机超载了，要求部分旅客下飞机，以减轻飞机的起飞重量。而后来，因为下午丽江的气温降低，经过仪表测试，飞机又符合了起飞要求，因此向旅客宣布可以起飞。

二、阻力的产生与变化

1、阻力的产生

飞机飞行在空气中会有各种阻力，阻力是与飞机运动方向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进。按其产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力。

摩擦阻力：空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时，由于粘性，空气同飞机表面发生摩擦，产生一个阻止飞机前进的力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，决定于空气的粘性，飞机的表面状况，以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大，摩擦阻力就越大。

压差阻力：人在逆风中行走，会感到阻力的作用，这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。

诱导阻力：升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力，是飞机为产生升力而付出的一种代价，这叫做诱导阻力。

干扰阻力：它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。

以上四种阻力是对低速飞机而言，至于高速飞机（如超音速飞机），除了也有这些阻力外，还会产生激波阻力等其他阻力。

2、影响阻力大小的因素

迎角的影响关系：迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。

飞机外形状态与光滑程度。飞机表面光滑与否对摩擦阻力会有影响，飞机表面相对光滑，阻力相对也会较小，反之则大。

其他变化规律与升力相同。

3、阻力公式和阻力系数

阻力公式：X=Cx1/2pv2s

阻力系数：Cx

阻力系数曲线见图4—15

4、升阻比

衡量一架飞机的空气动力性能，不能单从升力，或单从阻力一个方面来看，必须把两者结合起来，分析升力和阻力之间的对比关系。

所谓升阻比，就是在同一迎角下升力与阻力之比。升阻比也就是同一迎角下升力系数与阻力系数之比。升阻比大，说明在取得同一升力的情况下，阻力比较小。升阻比越大，飞机的空气动力性能越好，对飞行越有利。

升阻比有一个最大值，叫最大升阻比。最大升阻比所对应的迎角叫有利迎角。从无升力迎角开始，迎角增加，因升力系数比阻力系数增加的倍数多，所以升阻比是增大的，到有利迎角，升阻比达到最大值。超过有利迎角，再增大迎角，因升力系数比阻力系数增加的倍数少，所以升阻比减小。飞机在有利迎角下飞行是有利的，所以一般飞机飞行的迎角都不大。