飞机飞行原理-大气 PPT课件

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第三章飞机飞行的原理

• 为了描述大气状态的变化，引入了气温、气压、湿度、能见度和风、云等基本气象要素。
• 1.气温的概念
• 气温是指空气的冷暖程度。空气冷热程度的实质是空气分子平均动能大小的表现。当空气获得热量时，它的分子平均动能增加，气温也就升高;反之则为减小，气温随之降低。所以，气温的高低，反映了空气分子平均动能的大小。
绝对湿度:单位体积中所含水汽的质量。又称水汽密度。
水汽压:潮湿空气中水汽的分压。它是气压的一部分。在温度一定的情况下，单位体积空气中能容纳的水汽量有一定的限度如果水汽含量达到了这个限度，就是饱和空气。此时的水汽压叫饱和水汽压。
比湿:湿空气中水汽质量和潮湿空气质量之比。即在1000克湿空气中含有多少克水汽。
系式为:
• 在理论计算中，常使用绝对温度的概念。当空气分子停止不规则的热运动时，即分子的运动速度为零时，我们把此时的温度作为绝对温度的零度。绝对温度用开氏度 (K)表示，绝对温度的行性能，
• 例如当气温升高时，则大气密度必然会减小，空气的压缩性差，使发动机的推力减小;当气温降低时，空气密度加大，自然发动机功率也加大，平飞最大速度也增加。经过试验，气温由+30℃下降到-30°C，发动机功率可以相差45 %。
相对温度:为空气中的实际水汽压与同温度的饱和水汽压的百分比。
露点温度:当空气中水汽含量不变且气压一定时，气温降低到使空气达到饱和时的温度称为露点温度，简称露点。
上述数据就是分析天气形势的重要参数，在这些参数中，核心是水汽。水汽由地球表面蒸发而来;水汽进人大气后，在一定条件下，会凝结产生云、雾、雨、雪等天气现象，从而影响着飞机的飞行。
飞机着陆遇侧风
云是空中水气的凝结物。云的不同形状和变化，既能反映当时大气运动的状态，又能预示未来的天气变化，有经验的飞行人员把云称为“空中地形”和“空中的路标”。云对飞行的影响有以下几点：

飞行原理 ppt课件

0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
45
3.6 上升与下降 3.6.1 上升
飞机沿倾斜向上的轨迹做等速直线的飞行叫做上升。上升是飞机取得高度的基本方法。
3.6 上升与下降
ppt课件
1 、飞机上升的作用力
飞机在空中稳定上升时,受到四个力的作用：
升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。通常把
第二速度范围
P
第一速度范围
平飞第一速度范围是正操纵区
平飞第二速度范围是反操纵区
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0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
② 平飞性能变化
平飞最大速度的变化
●vmax随飞行高度的变化
P
高度增加，密度减
小，发动机功率降低，
可用拉力曲线下移； 200
高度增加，保持表速 160
飞行，动压不变，阻
1、平飞的作用力及所需速度
飞机在空中稳定直线飞行时,受到四个力的作用：升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。
升力
拉力
阻力
32
重力
●平飞运动方程
L W P D
升力等于重力，高度不变拉力等于阻力，速度不变
升力
拉力
阻力
33
重力
2、平飞所需速度
能够产生足够的升力来平衡重力的飞行速度叫平飞所需速度，以v平飞表示。
0
41
理论升限 A
VI
VMP
Vmax
●vmax随重量的变化
重量增加，同一迎角下只能增速，才能产生更大的升力，速度大，阻力大。因此，所需拉力曲线上的每一点（对应一迎角）均向上（阻力大）向右（速度大）移动。因此，重量增加，平飞最

空气动力学与飞行原理课件：大气的基本知识、大气特性

一、二、三、四、
大气压力
大气压力的度量海拔高度对大气压力、飞机性能的影响空气密度差异的影响
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壹目录页
一、
大气压力
二、
大气压力的度量
三、四、
海拔高度对大气压力、飞机性能的影响
空气密度差异的影响
19
第二节
大气的基本知识
地球表面有一层厚厚的大气层，由于地球引力的作用，大气被“吸” 向地球，虽然空气很轻，但仍有质量，有了质量就产生了力，它作用于物体的效果就是压力。著名的马德堡半球实验就证明了大气压的存在。可以说，大气压力是地球引力作用的结果。
（四）热层
（五）散逸层
又称逃逸层、外大气层，是地球大气的最外层，位于热层之上。那里的空气极其稀薄，同时又远离地面，受地球的引力作用较小，因而大气分子不断地向星际空间逃逸。航天器脱离这一层后便进入太空飞行。
16
空气动力学与飞行原理
无人机与大气基本知识大气特性
LOGO 17
第三节
目录页
学习大纲
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叁海拔高度对大气压力、飞机性能的影响
随着海拔升高，空气变得稀薄，大气压力也随之降低。一般来说，高度每增加1000ft,大气压力就会降低1mmHg。分布于全球的气象站，为了提供一个记录和报告的标准，都会按照海拔高度每增加1000m就近似增加1mmHg的规则将当地大气压转化为海平面压力。使用公共的海平面压力读数可以确保基于当前压力读数的飞机高度计的设定是准确的。
气压随高度的变化
1
在大气处于静止状态时，某一高度上的气压值等于其单位水平面积上所承受的上部大气柱的重力，随着高度增加，其上部大气柱越来越短，且气柱中空气密度越来越小，气柱重力也就越来越小。

飞行器飞行原理ppt课件

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2.3 飞机飞行原理
可重复使用的放热材料
用于像航天飞机类似的可重复使用的航天器的防热。根据航天器表面不同温度的区域，采用相应的可重复使用的防热材料。
例如：机身头部、机翼前缘温度最高，采用增强碳碳复合材料，温度可耐受1593度；机身、机翼下表面前部和垂尾前缘温度高，可采用防热隔热陶瓷材料；机身、机翼上表面前部和垂尾前缘气动加热不是特别严重处，可采用防热隔热的陶瓷瓦材料；机身中后部两侧和有效载荷舱门处，温度相对较低（约350度），可采用柔性的表面隔热材料；对于温度最高的区域，采用热管冷却和强制循环冷却和发汗冷却等。
材料来制造飞机的重要受力构件和蒙皮； 2. 用隔热层来保护机内设备和人员； 3. 采用冷却液冷却结构内表面。
美国SR-71的机体结构的93%采用钛合金越过热障，达到3.3倍音速。
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2.3 飞机飞行原理
航天器的防热方法：
材料：石墨、陶瓷等。高温下的热解和相变：固液，固气，液气。应用：烧蚀法适用于不重复使用的飞船、卫星等。
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2.3 飞机飞行原理
B. 超声速飞机的机翼平面形状和布局形式
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2.3 飞机飞行原理
62
2.3 飞机飞行原理
F-14 Tomcat 舰载机
米格-23
B-1 Lancer轰炸机
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2.3 飞机飞行原理
边条涡
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2.3 飞机飞行原理
超声速飞机的气动外形
鸭翼产生的脱体漩涡
机翼升力
鸭翼升力机翼升力
流体黏性和温度有关，气体温度升高，黏性增大。液体相反。
4. 可压缩性
当气体的压强改变时，其密度和体积也改变，为气体可压缩性。 5. 声速

飞机飞行原理-气流特性 PPT课件

流线
流场中假想的一条线；线上各点切线方向代表着某一时刻这个点的速度方向; 表示流体质点在某一瞬间运动状态。
流场中，流线不会相交，也不会分叉；但可以同时静止于某一点，称该点为驻点。
V1
V2
轨迹线：同一质点，不同时刻的速度状态
流线：同一时刻，不同质点的整体速度状态；
不同时刻，流线可能不同；
对于定常流：
注：(a)严格地说，不存在完全不可压缩的流体。 (b)对于气体，相对运动速度比较大时，密度变化显著；相对运动速度比较小时，密度变化小，可视为不可压缩流体。
黏性（viscosity）
流体是不能承受剪切力的，即使在很小的剪切力作用下，流体会连续不断的变形，但是不同的流体在相同作用的剪切力下变形的速度是不同的，也就是不同的流体抵抗剪切力的能力不同，这种能力称为流体的粘性。
∞是否一定很远？不一定对于高空中飞行的飞机，地面气团是否就是∞？不是 ∞气流的参数等于飞行高度的大气参数？是
流体（气体）的特性
连续性压缩性黏性
连续性：连续介质假设（continuum/continuous medium）
介质：能使物体在其中运动并给物体一定作用力的物质。连续介质假设：气体在充满一个体积时，不留任何自由空间，其中没有真空地方，没有分子间的空隙，也没有分子的热运动，而把气体看作是连续的介质。
n
V
0.99V
对于几十千米高度以下飞行的飞机来说，空气可以认为是连续介质。
空气分子之间虽然存在间隙，但是相对飞机来说太小。
空气对飞机的作用不会反应单个分子碰撞的效果，体现的是大量气体分子的整体作用，固可以把空气看成是连续分布的介质。
分子在做不断的不规则运动，一个气体从一次碰撞到下一次碰撞

空气动力学与飞行原理课件：旋翼空气动力学、牛顿定律与无人机受力

牛顿第一运动定律：在不受任何外力或所受外力之和为零的状态下，物体总保持匀速直线运动状态或是静止状态。
例如无人机的定直平飞状态的飞行性能就可以利用牛顿第一定律来分析。在定直平飞状态无人机所受的合外力为零。即升力等于重力，推力等于阻力。此时无人机保持定直平飞状态。图为无人机定直平飞所受外力示意图。
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空气动力学与飞行原理
牛顿定律与无人机受力
LOGO 18
壹目录页
一、
牛顿定律
二、
无人机受力
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壹牛顿定律
在考虑固定翼无人机的飞行稳定性特性时，需要将其当成刚体，除了具有三个平动的自由度，还具有绕机体轴转动的三个转动自由度。如果评价其飞行性能，则可以将无人机作为质点处理，只有三个平动自由度，此时牛顿定律可以解释无人机的多数飞行性能。
悬停时桨叶气动区域分布
前飞时刻桨叶气流区域分布
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贰旋翼
（三）桨尖失速、桨尖涡和地面效应
地面效应由于在后退区域，桨叶旋转速度和前飞速度相减，会导致后退区域的升力损失，会造成桨盘升力的不对称，此时为了保持升力对称，弥补升力损失，需要给桨叶一个较大的变距操纵，此时翼尖速度较大且处于较大攻角之下，则会出现翼尖失速情况。当直升机悬停靠近地面时，将会产生明显的地效效应。地效效应会使直升机诱导阻力减小，同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应:当运动的直升机距地面(或水面)很近时，整个桨盘的上下压力差增大，升力会陡然增加。
桨叶截面形状-翼型
对称和非对称翼型
5
壹
翼型
对于翼型，其空气动力产生原理与固定翼翼型相同，由伯努利定理可以解释其升力产生原因。升力计算公式也与固定翼翼型相同。即
L
1 2

飞机的飞行原理--空气动力学基本知识 ppt课件

PPT课件 24
PPT课件
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国际标准大气的主要规定
1、以海平面的高度为零，在海平面上（H＝0）空气的标准状态是：气压 Po＝10.13牛顿/厘米2 气温to＝15℃（59 ℉ 、288 º K）

பைடு நூலகம்
密度ρo ＝1．225千克／米3 音速 ao = 341米/秒（1227公里/小时） 2、在11公里以下，高度每升高1000米，空气温度降低 6．5 ℃，从11公里起到25公里高，气温保持在一56．5℃；高度每升高250米，音速降低1米/秒。 3、气压、空气密度、气温和音速随高度的变化如上图所示。

PPT课件 11
2、空气的压缩性
一定质量的空气，当压力或温度改变时，引起空气密度变化的性质，叫做空气的压缩性。影响空气压缩性的主要因素： 1）气流的流动速度（v）。气流的流动速度越大，空气密度的变化显著增大（或密度减小的越多），空气易压缩（或空气的压缩性增大）。 2）空气的温度（t）。空气的温度越高，空气的密度变化越小（或密度减小的越少），空气不易压缩（或空气的压缩性减小）。
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3、中间层

中间层是在平流层之上，其顶端离地面的高度大约为80～100公里。中间层的特点： 1）随着高度的增加，空气的温度先升后降中间层的气温，当高度增加到45公里时，由35 公里时的－56.5℃增加到40℃左右，再随着高度的增加，到80公里时，温度降低到－65.5℃以下。 2）有大量臭氧存在。 3）有水平方向的风，且风速相当大。 4）空气质量很少，只占整个大气的三千分之一。这层空气不利于飞机飞行，只有探空气球飞行。
9ppt课件二空气的物理性质?1空气的粘性10ppt课件?空气粘性的物理实质是空气分子作无规则运动的结果当相邻两层空气具有不同流速时流得快的那层空气分子的动量大它作无规则运动而进入小速度层通过分子间的掺和碰撞会增加该层分子的能量从而牵动该层空气加速

飞机飞行原理

3、飞机的横侧安定性：是指在飞行中，飞机受到扰动以致横侧平衡状态遭到破坏，而在扰动消失后，收音机又趋向于恢复原来的横侧平衡状态。飞机的横侧安定性主要靠机翼上的反角、后掠角和垂直尾翼的作用产生的。飞机的方向安定性和横侧安定性之间有着密切的关系，不能一个安定性很大，一个却很小。例如，横侧安定性过强会使飞机产生飘摆。

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。 (3)展弦比：展弦比越大涡流影响所占的比例越小，升力损失和诱导阻力也越小。

（三）尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵租成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，并保证飞机能平稳地飞行。

（四）起落装置起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置，大都又减震支柱和机轮等租成。它是用于起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。

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2章飞行环境及飞行原理

2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
3．超声速飞机的外形特点
(1)超声速飞机的翼型特点现代超声速飞机的翼型，大都采用相对厚
度小的对称翼型或接近对称的翼型，其最大厚度位置靠近翼弦中间，且翼型前缘曲率半径较小，翼剖面外形轮廓变化比较平缓。 (2)超声速飞机的机翼平面形状和布局型式后掠翼、三角翼、小展弦比记忆、变后掠机翼、边条机翼、“鸭式”飞机、无尾式布局等。
2．连续性连续性假设：把气体看成是连续的介质。
3．粘性相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力，
也叫做大气的内摩擦力。
4．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。
Ma v a
2.1.4 大气的物理性质
5．声速
声速是指声波在物体中传播的速度。
声速不但和介质有关，而且在同一介质中，也随着温度的变化而变化。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
1．飞机的气动布局飞机的气动布局，广义上讲是指飞机主要部件的数量以及它们之间的相互安排和配置。按机翼和机身连接的上下位置来分，可分为上单翼、中单翼和下单翼；按机翼弦平面有无上反角来分，可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型，按立尾的数量来分，可分为单立尾、双立尾和无立尾式(无立尾时平尾变成V字形)等。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.飞机的几何外形和参数机翼的几何外形分为：机翼平面形状和翼剖面形状机翼平面形状几何参数：翼展、翼弦、前缘后掠角等。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.3.3 飞机阻力的产生及减阻措施

空气动力学基础--空气动力学 ppt课件

称为流管。流线间隔缩小，表明流管收缩；反之，表明流管扩张。
PPT课件
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体积流量
Q Av
质量流量
qm Av
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2.2 流体流动的基本规律
2.2.1 连续方程
连续方程是质量守恒定律在流体定常流动中的应用。连续方程：
1 A1v1 2 A2v2 3 A3v3 ...
2.3.2机身的几何形状和参数
为了减小阻力，一般机身前部为圆头锥体，后都为尖削的锥体，中间较长的部分为等剖面柱体。
表示机身儿何形状特征的参数
机身长度Lah 最大当量直径Dah 长细比λah =Lah/Dah
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2.4 作用在飞机上的空气动力
2.4.1 空气动力、升力和阻力 2.4.2 升力的产生 2.4.3 阻力 2.4.4 升力和阻力 2.4.5 升力系数曲线、阻力系数曲线和升阻比曲线、极
连续介质
组成介质的物质连成一片，内部没有任何空隙。
在其中任意取一个微团都可以看成是由无数分子组成，微团表现出来的特性体现了众多分子的共同特性。
微小的局部也可代表整体
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2.1.3 流场、定常流和非定常流
流场
流体流动所占据的空间。
非定常流
在流扬中的任何一点处，如果流体做困流过时的流动多数随时间变化，称为非定常流；这种流场被称为非定常流场。
曲线 2.4.6 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心)
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2.4.1 空气动力、升力和阻力
空气动力
空气作用在与之有相对运动物体上的力称为空气动力。
飞机飞行时，作用在飞机各部件上的空气动力的合力叫做飞机的总空气动力，用R 表示。

飞机的起飞原理PPT课件

.
5
• 由于机翼上表面拱起，是上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力
.
6
• 向两片相隔很近的纸片中间吹起，会发现两片纸会向中间靠拢，这就是因为吹起的时候，两纸片间的空气流速大，根据伯努利方程知，其间的压强较外界的小，就会产生压力差，导致此现象的产生
飞机的起飞原理
飞机为什么能起飞呢
冶普11-02 陈高威Fra bibliotek.1
伯努利原理的支持
• p+ρgh+(1/2)*ρv ²=c 式中p、
ρ、v分别为流体的压强，密
度和速度；h为铅垂高度；g
为重力加速度；c为常量。
它实际上流体运动中的功能
关系式，即单位体积流体的
机械能的增量等于压力差说
做的功。伯努利方程揭示流
体在重力场中流动时的能量
.
3
.
4
飞机机翼的构造原理
• 飞机机翼的剖面又叫做翼型，一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点之间的连线叫做翼弦。当气流迎面流过机翼时，流线分布情况如图所示。原来是一股气流，由于机翼地插入被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成股。
.
7
•
影响起飞滑跑距离
的困素有：油门位置、
离地迎角、襟翼反置、
起飞重量、机场标高与
气温、跑道表面质量、
风向风速、跑道坡度等。
这些因素一般都是通过
影响离地速度或起飞滑

《飞机的飞行原理》课件

翼型和气流
飞机的翼型设计和气流的流动状态相互影响，直接决定了飞机的升力和阻力。
升力和重力的平衡
飞机通过控制升降舵和副翼来调整升力和重力之间的平衡，实现飞行状态的稳定。
阻力和推力的关系
飞机在飞行中需要克服空气阻力，同时通过发动机产生的推力来推动飞机前进。
相关的物理律
飞行原理涉及到一系列物理定律，包括伯努利定律、牛顿第三定律等，这些定律解释了飞机飞行中的各种现象。
《飞机的飞行原理》PPT 课件
飞机的飞行原理是指通过翼型和气流相互作用产生升力和重力平衡，以及阻力和推力之间的关系。它涉及到一系列相关的物理定律，同时也与飞行器的稳定性和自动驾驶技术的发展密切相关。
飞行原理的定义
飞行原理是指飞机通过翼型和气流的相互作用，产生升力和重力平衡，实现飞行的基本原理。
飞行器的稳定性
飞行器的稳定性是指飞机在飞行中保持平衡的能力，包括纵向、横向和垂向的稳定性。
自动驾驶技术的发展
随着科技的进步，自动驾驶技术在飞行器中得到了广泛应用，提高了飞行的安全性和效率。

《飞行原理空气动力》课件

04
飞行器阻力来源与减小方法
飞行器阻力来源
01
压差阻力
由于飞行器表面压
力分布不均匀所产
02
生的阻力。
摩擦阻力
由于空气与飞行器表面之间的摩擦力所产生的阻力。
04
干扰阻力
由于飞行器各部件
03
之间的相互干扰所
产生的阻力。
诱导阻力
由于升力产生时所伴随的阻力。
减小飞行器阻力的方法
优化飞行器外形设计
1 2
3
密度和压力
空气的密度和压力随高度和温度的变化而变化，对飞行器的性能和稳定性产生影响。
粘性和摩擦力
空气的粘性对飞行器表面的气流产生摩擦力，影响飞行器的升力和阻力。
压缩性和膨胀性
空气在压缩和膨胀时会产生温度变化，对飞行器的推进系统和发动机性能产生影响。
流体静力学基础
流体静压力
流体静压力与重力方向相反，对飞行器产生下压力，保持飞行器的稳定。
横向稳定性
保持飞行器偏航平衡的能力，通过调节方向舵来实现。
纵向稳定性
保持飞行器俯仰平衡的能力，通过调节升降舵来实现。
方向稳定性
保持飞行器滚转平衡的能力，通过调节副翼来实现。
飞行器控制原理
飞行器控制系统组成
执行机构
包括传感器、控制器和执行机构等部分。
01
02
接收控制指令并驱动飞行器的操纵面，以改变飞行器的
优化螺旋桨的设计和制造工艺、提高转速、合理选择桨叶角度等都是提高螺旋桨效率的有效途径。
火箭升力的产生
火箭推进原理
火箭升力的特点
火箭与飞机升力的比较
火箭升力的局限性
火箭通过燃烧燃料产生高速气体，高速气体从尾部喷出产生反作用力，推动火箭向前运动。同时，喷出的气体也产生一定的升力使火箭离地升空。