第二章飞机飞行的基本原理
《航空概论》第2章 飞机飞行的原理
第2章 飞机飞行的原理
2.1.3 流体的可压缩性、声速c、黏性和传热性 1．流体的可压缩性 对流体施加压力，流体的体积会发生变化。在一定温度
条件下，具有一定质量流体的体积或密度随压力变化而变化 的特性，称为可压缩性(或称弹性)。流体压缩性的大小，通 常可用体积弹性模量来度量，其定义为产生单位相对体积变 化所需的压力增高。即
(2-3)
式中，T是空气的热力学温度。随着飞行高度的增加， 空气的温度是变化的，因而声速也将变化，说明空气的可压 缩性也是变化的。
第2章 飞机飞行的原理
3．流体的黏性 黏性是流体的另一个重要物理属性。一般情况下，摩擦 有外摩擦和内摩擦两种。一个固体在另一个固体上滑动时产 生的摩擦叫外摩擦，而同一种流体相邻流动层间相对滑动时 产生的摩擦叫内摩擦，也叫做流体的黏性。因此，有速度差 的相邻流动层间，即使靠近壁面也是同一种流体(如水)之间 的摩擦，也是内摩擦。
第2章 飞机飞行的原理
图2-4 用阴影法作流动摄影试验的装置示意
第2章 飞机飞行的原理
2．流场、流线、流管和流量 在充满流体流动的空间称为流场。流场被用来描述表示 流体运动特征的物理量(流动参数)，如速度、密度和压力等， 因而流场也是这些物理量的场。如果流场中任一点处流体微 团的物理量随时间而变化，则称为非定常流；反之，则称为 定常流。图2-5是贮水池中的水通过管道向外排泄过程的示 意图。因为没有补给水源，贮水池中的水位不断下降，排水 过程中出水口流出的水柱形状不断发生改变(见图2-5(a))， 所以其流动就是非定常流。如果补给水源，贮水池中始终保 持池面的水位不变，排水过程中出水口流出的水柱形状始终 保持不变(见图2-5(b))，则流动就变成了定常流。
第2章 飞机飞行的原理
2飞机飞行的基本原理
大气的物理特性与标准大气
1、大气的物理特性 （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。
不同状态的物质可压缩性也不同。液体对这种变化的反 应很小，因此一般认为液体是不可压缩的；而气体对这种 变化的反应很大，所以一般来讲气体是可压缩的物质。
当大气流过飞行器表面时，压强会发生变化，密度也会 随之发生变化。但是，当气流的速度很低时，压强的变化 量较小，其密度的变化也很小。研究大气低速流动的有关 问题时，可不考虑大气的可压缩性的影响。当大气流动的 速度较高时，就必须考虑大气的可压缩性。由于可压缩性 的影响，使得大气以超音速和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。
大气层
2、平流层
平流层位于对流层之上，顶界伸展到50～55km，空气稀薄， 所包含的空气质量约占整个大气质量的四分之一。在平流 层内，空气没有上下对流，只有水平方向的风，这种水平 风的形成，是由于高空中空气稀薄，摩擦力减小，当空气 随着地球自转而运动时，上层空气落后于下层空气，就形 成了与地球自转方向相反，方向一定的水平风。
大气层
5、散逸层 散逸层又称为外层，是地球大气的最外层，
它的边缘和极其稀薄的星际气体没有明显的分
界，一般认为在2000～3000km的高度。由于远
离地面，受地球引力作用小，因而大气分子不 断向星际空间逃逸。
大气的物理特性与标准大气
1、大气的物理特性 (1)连续性 大气是由分子构成的，在标准状态下（即在气体温
大气层
对流层的特点 （1）气温随高度升高而降低：在对流层内，平均每升高
100m气温下降0.65℃，所以由叫变温层。该层的气温主 要靠地面辐射太阳的热能而加热，所以离地面越近，空 气就越热，气温随高度的增加而逐渐降低。爬过高山的 人都知道山上比山下冷，就是这个道理。 （2）有云、雨、雾、雪等天气现象：地球上的水受太阳照 射而蒸发，使大气中聚集大量的各种形态的水蒸气，随 着尘埃被带到空中，几乎全部水蒸气都集中在这一层大 气内，因而在不同的气温及条件下，就会形成云、雨、 雾、雪、雹等天气现象。
航空概论2-10 飞机的飞行原理
p
1
+
1 ρ v 2
2 1
+ ρ gh
1
= p
2
+
1 ρ v 2
2 2
+ ρ gh
2
又a1和a2是在流体中任取的，所以上式可 a1和a2是在流体中任取的， 是在流体中任取的 表述为 1
P + 2 ρ v
2
+ ρ
gh
= 常量
上述两式就是伯努利方程。 上述两式就是伯努利方程。 当流体水平流动时，或者高度的影响不显 当流体水平流动时， 著时， 著时，伯努利方程可表达为
飞机的飞行原理
主要内容
★ 气流特性
1.相对运动原理 1.相对运动原理 2.连续性定理 2.连续性定理 3.伯努利定理 3.伯努利定理
第二章飞机的飞行原理
第一节 气流特性 一.相对运动原理 相对运动原理： 相对运动原理：作用在飞机上的空气 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 飞机以速度v∞作水平直线飞行时， v∞作水平直线飞行时 飞机以速度v∞作水平直线飞行时，作 用在飞机上的空气动力大小与远前方空气 以速度v∞ 以速度v∞ 流向静止不动的飞机时所产生 的空气动力应完全相等。 的空气动力应完全相等。
①理想流体是不可压缩的 ②理想流体是没有粘滞性的 理想流体在流动时， ③理想流体在流动时，各层之间没有相互作 用的切向力， 用的切向力，即没有内摩擦 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 2、定常流动 (1)定常流动 (1)定常流动 流体质点经过空间各点的流速虽然可以不 但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 同，但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 这样的流动就叫定常流动。 这样的流动就叫定常流动。 举例：自来水管中的水流， 举例：自来水管中的水流，石油管道中石油的 流动，都可以看作定常流动。 流动，都可以看作定常流动。
飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理飞机飞行的基本原理是建立在空气动力学和牛顿力学的基础上的。
在飞机飞行的过程中，空气扮演着至关重要的角色。
飞机的飞行原理可以分为三个基本要素，升力、推力和阻力。
首先，我们来谈谈升力。
升力是飞机能够在空中飞行的基本力量。
它是由于飞机的机翼形状和空气的流动产生的。
当飞机在空中飞行时，机翼上的气流速度比机翼下的气流速度快，这就导致了一个气压的差异，从而产生了升力。
这就是著名的伯努利定律。
此外，飞机的升力还受到机翼的倾斜角度和机翼的面积大小的影响。
通过调整机翼的倾斜角度和机翼的面积大小，飞行员可以控制飞机的升力，从而控制飞机的飞行高度和姿态。
其次，推力是飞机飞行的另一个重要因素。
推力来自于飞机的发动机。
飞机的发动机通过喷射高速气流或者旋转螺旋桨产生推力，从而推动飞机向前飞行。
推力的大小取决于发动机的功率和飞机的阻力。
飞机的阻力主要来自于空气的阻力和飞机本身的重量。
通过增加推力或者减小阻力，飞机可以加速飞行或者保持稳定的飞行速度。
最后，阻力是飞机飞行的一个不可忽视的因素。
阻力主要来自于空气的阻力和飞机本身的重量。
当飞机在空中飞行时，空气对飞机的阻力会使飞机减速。
为了克服阻力，飞机需要保持足够的推力，以保持稳定的飞行速度。
此外，飞机的设计也会影响阻力的大小。
通过改变飞机的外形和材料，可以减小飞机的阻力，提高飞机的飞行效率。
总的来说，飞机飞行的基本原理是建立在升力、推力和阻力这三个基本要素上的。
通过合理地调整这三个要素，飞行员可以控制飞机的飞行高度、速度和姿态，从而实现安全、稳定和高效的飞行。
飞机的飞行原理是空气动力学和牛顿力学的结合体，是现代航空技术的基础，对于飞机的设计、制造和飞行都具有重要的意义。
飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理飞机飞行的基本原理主要包括三个方面：升力、阻力和重力。
1.升力：升力是由空气动力学原理产生的，它是由翼面上的气流产生的。
当翼面运动时，空气会在翼面上形成高压区和低压区，高压区下方产生升力，使飞机向上升。
2.阻力：阻力是飞机穿过空气时产生的阻碍力，包括空气阻力和摩擦阻力。
空气阻力是由飞机前进时空气对飞机表面的摩擦产生的，而摩擦阻力则是由飞机表面摩擦空气产生的。
3.重力：重力是由地球对物体产生的向下的引力。
飞机在飞行过程中需要不断产生升力来抵消重力的作用，以维持飞行。
当飞机的升力大于阻力和重力的总和时，飞机就会上升，而当升力小于阻力和重力的总和时，飞机就会下降。
飞机的驾驶员通过调整飞机的姿态和动力系统来控制飞机的升降和飞行速度。
除了升力、阻力和重力这三个基本原理之外，飞机飞行还需要考虑其他因素。
4.气流：空气的流动对飞机的飞行有重要影响。
飞机在飞行中会遇到不同类型的气流，如下推气流、上升气流和下沉气流等。
飞机的驾驶员需要根据气流的类型和强度来调整飞机的姿态和动力系统，以确保飞机的安全飞行。
5.气压: 气压的变化会对飞机的飞行产生影响。
飞机在飞行中会经历高气压和低气压，高气压会使飞机升高，而低气压则会降低飞机。
飞机的驾驶员需要根据气压的变化来调整飞机的姿态和动力系统。
6.温度：温度的变化也会对飞机的飞行产生影响。
高温会使飞机升高，而低温则会降低飞机。
飞机的驾驶员需要根据温度的变化来调整飞机的姿态和动力系统。
7.风：风的方向和强度会对飞机的飞行产生影响。
飞机的驾驶员需要根据风的方向和强度来调整飞机的姿态和动力系统，以确保飞机的安全飞行。
这些因素都需要飞行员经过严格的训练和经验积累来掌握，并在飞行过程中不断监测和调整，以确保飞机的安全飞行。
另外，飞机的结构和控制系统也对飞行有重要影响。
飞机的翼和机尾设计会影响飞机的升降和飞行速度，而飞机的动力系统会影响飞机的推进力和油耗。
总之，飞机飞行的基本原理需要结合空气动力学、气象学、航空工程等多个领域的知识来理解和掌握。
第二章 飞机飞行的基本原理ppt课件
机翼上的压强分布
压心
阻力
作用在飞机上的空气动力在平行于气流速度 方向上的分力就是飞机的阻力。
摩擦阻力
压差阻力
诱导阻力
干扰阻力
附面层：
摩擦阻力
压差阻力
概念：翼尖涡
诱导阻力
翼尖涡的形成
诱导阻力的形成
诱导阻力的防止
干扰阻力
干扰阻力就是飞机各部分之间由于气流相互 干扰而产生的一种额外的阻力。
作变速运动。
（1）飞机的起飞 飞机从静止开始滑跑离开地面，并上升到h高度的加速
运动过程，叫做起飞。现代喷气式飞机安全 高度阶段。
飞机的主要飞行科目
A 3
h
1
2
1-起飞滑跑；2-加速爬升；3-起飞距离；4-建筑物
图2.31 飞机的起飞
散逸层 2000~3000km 电离层 800km 中间层 85km 平流层 50~55km 对流层 9~18km
如果你在对流层……
如果你在平流层……
如果你再往上……
继续往上……
2.1 飞行器飞行环境
大气物理特性：
连续性 有压强 有粘性 可压缩
大气的粘性
v∞
n
v∞
n
平板
(a)空气粘性实验示意图
飞机的主要飞行科目
飞机的主要飞行科目
A
h
5
4
3
2
1
6
1-下滑；2-拉平；3-平飞减速；4-飘落触地；5-着陆滑跑；6-着陆距离；7-建筑物
图2.32 飞机的着陆
飞机的主要飞行科目
（2）飞机的着陆 飞机的着陆同起飞相反，是一种减速运动。一般可分为五
个阶段：下滑、拉平、平飞减速、飘落触地和着陆滑跑。 合起来的总距离叫做着陆距离。
简述飞机飞行的基本原理
简述飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理是利用流体力学中的力学原理，以及液体流动和腔体发动机的性能，来实现水平飞行和升降。
首先，飞机机翼应用升力原理，利用动量定律和能量定律，形成“升力翼”，充分利
用空气运动把飞机抬升到空中，且平衡在平衡面之上稳定飞行，升力是由空气运动产生的，接着飞行控制系统将调整翼面形状，实现空中存在的飞行保证，升力的大小直接关系到飞
机的高度和速度。
其次，飞机的推进力也是飞行的基础。
推进力是发动机和机翼滑翔所需要的。
它包括
推回爆射力和抵抗力。
发动机产生的是抵抗力，使机翼运动发生抵抗作用；机翼则通过升
力克服抵抗力，使机身可以有效地向前运动，从而实现飞行的推进。
最后，在飞行过程中，飞机的重力会降低它的高度和推进力，这则要求飞行控制人员
及时调整推进量和调整机翼升力，以调整飞机的实际飞行行程和高度，使其按照预定的路
线稳定、安全地飞行。
飞机飞行的基本原理，就是将升力、推进力，以及飞行控制系统有效而协调地配合使用，让飞机可以稳定、安全、有效地飞行，实现它所要达到的目的。
飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理是通过空气动力学的原理实现的。
首先，飞机的主要部件包括机翼、机身和尾翼等。
机翼是飞机飞行中起到关键作用的部分，它的上表面较为平坦，而下表面则呈现出弯曲的形状。
当飞机在飞行时，空气来到机翼上方时会分成两股，一股经过上表面，另一股则经过下表面。
下表面的空气由于弯曲的形状，需要更长的时间和距离来绕过机翼，因此产生了一种较快的速度。
上下两股空气在机翼的尖端再次汇合，形成了一个低压区域。
根据伯努利定律，速度越快的流体压力越低，因此在机翼上方形成了一个较高的气压，而在机翼下方形成了一个较低的气压。
这种气压差导致了向上的升力，使飞机能够克服重力，维持在空中飞行。
此外，机身和尾翼也发挥着平衡和操控的作用。
整个飞行过程中，飞机需要保持平衡，通过控制尾翼的位置和角度，来调整飞机的姿态。
另外，飞机的推力也是飞行不可或缺的一部分。
通常，飞机通过发动机产生推力，并通过推进器将推力转化为飞机前进的动力。
总的来说，飞机飞行的基本原理是通过利用机翼产生的升力、平衡和操纵机身和尾翼、以及利用推力提供飞行动力来实现的。
概论 2章飞机飞行的基本原理1、2、3
3.机翼的迎角
• 迎角：翼弦与相对气流速度之间的夹角。
• 相对气流方向指向机翼下表面，为正迎角； • 相对气流方向指向机翼上表面，为负迎角； • 相对气流方向与翼弦重合，迎角为零。
2.3.3 阻力
2.3.4 影响飞机升力和阻力的因素
该层内空气非常稀薄，质量仅占整个大气质量的 1/3000。
4.电离层
电离层位于中间层以上，上界离地面约800公里，其 特点是，空气密度极小，由于空气直接受到太阳短 波辐射，高度升高，气温迅速上升，并且空气具有 很大的导电性，故称电离层。由于温度较高。又称 暖层。
5.散逸层
散逸层是大气的最外层，它是地球大气的最外层， 在此层内，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引 力很小，因而大气分子不断地向星际空间散逸，故 称散逸层。推算，散逸层离地球表面约2000一3000 公里。
迎角改变对机翼阻力的影响
• • • • • • • • • 低速飞行时包括：摩擦阻力、压差阻力和诱导 阻力。 ������ 迎角增大，摩擦阻力变化不大 ������ 迎角增大，压差阻力增大 ������ 迎角增大，诱导阻力增大，超过临界迎角， 迎角增大，升力降低，诱导阻力减小。 总体上，迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻 力增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。 简单说：迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力 增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。
流管内流体的质量是守恒的。 通常所取的“流管”都是“细流管”。 细流管的截面积 S 0 ，就称为流线 。
2.2.3 连续性定理
描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流 速 v 与截面积 S 的关系。 Δt S v
qm VA
第2章 航空航天飞行器基本飞行原理2.1-2.3
流动的基本概念
空气动力
任何物体只要和空气之间产生相对运动，空气就会对它产 生作用力，这个力就是空气动力。 飞机的升力主要是由机翼流体的基本规律
相对运动原理
1. 只要空气和物体有相对运动，就会产生空气动力。 2. 例：有风的时候，我们站着不动，会感到有空气的力量 作用在身上；没有风的时候，如果我们骑车飞跑，也会 感到有空气的力量作用在身上。 3. 这两种情况虽然运动对象不同，但产生的空气动力效果 是一样的。前一种是空气流动，物体不动；后—种是空气 静止，物体运动。
10
第2章航空航天飞行器基本飞行原理
2.1 飞行环境概述
2.1.3 国际标准大气
1:标准大气压=101千帕 2:大气压随高度的升高而减小.
11
第2章航空航天飞行器基本飞行原理
2.2 流动流体的基本规律
2.2.1 流动的基本概念
流体是气体（如空气）和液体（如水）的统称。 流体可压缩性是指流体的压强改变时其密度和体积也改变的性质。
3123第2章航空航天飞行器基本飞行原理波音747200型3223第2章航空航天飞行器基本飞行原理波音747200型332323飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力翼型是指沿平行于飞机对称平面的切平面切割机翼所得到的剖面3423飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力翼型最前端的点叫前缘最后端的点叫后缘
一般认为液体是不可压缩的，气体是可压缩的。
当气流速度较小时，压强和密度变化很小，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，压强和速度的变化很明显，就必须考虑大气可压 缩性。
12
2.2 流动流体的基本规律
流动的基本概念
大气的物理性质
大气的状态参数和状态方程：
气体的状态参数是指压强P、温度T和密度 ρ这三个参数。它们 之间的关系可以用气体状态方程表示，即
航论-第二章第2节飞机的飞行原理
航论-第⼆章第2节飞机的飞⾏原理第⼆章民⽤航空器第⼆节飞机的飞⾏原理（⼀）课前复习1.轻于空⽓的航空器有哪些？2.按照⽤途不同，民⽤飞机可以分为？（⼆）新课教学⼀、⼤⽓层1.⼤⽓层的结构（1）对流程：位置：从海平⾯到对流层顶平均11千⽶，⾚道17千⽶左右，极地8千⽶左右特点：空⽓有⽔平流动和竖直流动，有⾬、云、雪、雹（2）平流层：位置：距海平⾯11千⽶以上，55千⽶以下特点：流动只有⽔平⽅向，⽆云、⾬、雪、冰雹（3）中间层（了解）（4）电离层（了解）（5）散逸层（了解）民⽤飞机的飞⾏范围：航空器⼀般在对流层和平流层下部飞⾏。
对⽆座舱增压的飞机和⼩型喷⽓式飞机⼀般在6000⽶以下的对流层飞⾏；对于⼤型和⾼速喷⽓式飞机装有增压装置，⼀般在7000⽶到13000⽶的对流层和平流层中飞⾏。
2.⼤⽓的物理性质物理性质包括：⼤⽓温度、⼤⽓密度、⼤⽓压⼒、⾳速。
（1）⼤⽓温度①定义：⼤⽓层内空⽓的温度，表⽰空⽓分⼦做热运动的剧烈程度。
②温度与⾼度的关系对流层：⾼度升⾼，温度线性下降，每升⾼1000⽶，温度下降 6.5℃。
平流层（同温层）：平流层底部，温度不随⾼度变化，约为-56℃。
（2）⼤⽓密度①定义：单位体积内⼤⽓的质量。
②⼤⽓密度与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓密度越⼩，空⽓越稀薄。
（3）⼤⽓压⼒①定义：指空⽓在单位⾯积上产⽣的压⼒。
②来源：A. 单位⾯积上⽅直到⼤⽓层顶部空⽓柱的重量。
B. 空⽓分⼦做⽆规则热运动产⽣的撞击⼒。
③⼤⽓压⼒与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓压⼒越⼩。
（4）⾳速①定义：声⾳在空⽓中的传播速度。
②⾳速与⾼度的关系：⾼度越⾼，⼤⽓温度降低，⾳速降低。
（了解）3.标准⼤⽓压（1）国际标准⼤⽓压：⼤⽓被看做理想⽓体，以海平⾯⾼度为零，海平⾯上⼤⽓的温度为15℃，⼤⽓压为10×105pa ，密度为1.225kg/m 3，⾳速为340m/s 。
（2）作⽤：为了使飞⾏器的设计制造、性能⽐较有⼀个统⼀的标准。
飞机飞行基本原理
飞机飞行基本原理
飞机的飞行基本原理涉及到空气动力学和牛顿运动定律等物理学原理。
以下是飞机飞行的基本原理：
1.升力（Lift）：升力是飞机支撑在空中的力，使其能够克服重力并保持在空中飞行。
升力产生的主要原理是空气的流动。
飞机的机翼形状和横截面的空气动力学特性导致在机翼上表面和下表面之间产生气压差，从而产生升力。
2.重力（Weight）：重力是地球对飞机的吸引力，是向下的力。
飞机要在空中飞行，必须产生足够的升力来平衡重力。
3.推力（Thrust）：推力是由飞机发动机产生的向前的力，用于克服飞机的风阻和其他阻力，使飞机能够在空中前进。
4.阻力（Drag）：阻力是空气对飞机运动方向上的阻碍力，产生于飞机前进时空气的摩擦和阻滞。
推力必须大于阻力，以使飞机保持前进。
这些力量之间的平衡关系是飞机飞行的基本原理。
在飞机起飞阶段，推力必须大于阻力，产生足够的速度使机翼产生足够的升力，从而克服重力。
在稳定的飞行状态中，升力、推力、重力和阻力保持平衡。
飞机的机翼形状、发动机推力、机身设计等因素都影响着这些力的生成和平衡关系。
不同类型的飞机（如固定翼飞机、直升机等）在实现这些基本原理时有不同的工作方式。
飞行原理基础2
一、飞机机翼的升力 二、飞机的阻力 三、全机的空气动力特性 四、飞机的增升装置
2016
一、飞机机翼的升力
（一）、机翼的形状及其参数
• 飞机的机翼是飞机产生升力的主要部件，也
就是说机翼的最主要作用就是产生升力、其次是 装油、稳定性和操纵性、外挂、连接等。
• 机翼的形状主要是指机翼的翼型、机翼的平
长之比值：
•
λ ＝ L / b平均 ＝ L2/S
•
6）根尖比(η)：根尖比也叫梯形比，指
的是翼根弦长(b0)与翼尖弦长(b1)之比值：即：
•
η= b0/b1
• 矩形机翼η= 1，梯形机翼η>1，三角机
翼η= ∞ 。
3、机翼相对机身的位置及其参数
• 1）机翼的安装角（ф ）是指机翼的弦线与
机体纵轴之间的夹角。
机前进的力叫阻力，用“ X ”表示。
•
飞机升力绝大部分是由机翼产生的。
• 尾翼也产生一些升力，但其作用主要是用作平衡
和操纵飞机，飞机其他部分产生升力很小，一般 不考虑。飞机的任何部分在飞行时都会产生阻力。
（三）、机翼升力的产生
• 当气流流过机翼时，气流从机翼前缘分成
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后向后流去。由于机翼上 表面比较凸出，流管变细，由连续性定理可知， 流管变细，流速加快，又根据伯努利定理，流 速加快，压力降低；在机翼下表面，机翼比较 平，或飞机的飞行有一定的迎角，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。我们将垂 直于相对气流方向（或垂直于飞机运动方向） 压力差的总和（集合），叫做机翼的升力。
组成的弧线叫翼型的中弧线，翼型中弧线的最高点距翼弦线的最大距离(fmax)与
飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理首先是升力。
升力是飞机能够在空中飞行的基础，它是通过机翼产生的。
机翼上方的气流速度比下方快，根据伯努利原理，快速流动的气体会产生低压，而慢速流动的气体会产生高压。
当机翼下方气压高于上方时，就形成了一个向上的压力差，从而产生了升力。
升力的大小取决于多个因素，例如机翼的几何形状、角度、气流速度和密度等。
通过调整这些因素，飞机可以控制升力的大小，从而保持飞行高度。
其次是阻力。
阻力是指飞机在飞行过程中要克服的空气阻力。
阻力主要分为四种类型：气动阻力、重力阻力、轮滚阻力和推进器推力所产生的阻力。
气动阻力是指空气对飞机运动造成的摩擦阻力，它与飞机速度的平方成正比。
重力阻力是由于飞机质量存在而产生的向下阻力，可以通过升力来克服。
轮滚阻力是起飞和着陆时由于飞机与地面接触而产生的摩擦阻力，可以通过使用起落架来减少。
推进器推力所产生的阻力是由于推进器的喷射速度产生的反作用力，可以通过减小喷射速度和提高推力效率来减少。
最后是推力。
推力是指飞机向前移动所需的力量。
推力主要由发动机提供，发动机通过燃烧燃料产生高温高压的气体，然后通过喷射出来，产生一个向后的反作用力，从而推动飞机向前飞行。
推力的大小取决于发动机的设计和性能以及飞机的速度和负载。
总结起来，飞机飞行的基本原理就是通过机翼产生升力，克服阻力，利用推力推动飞机向前飞行。
当升力大于或等于阻力时，飞机就可以保持在空中飞行。
不同类型的飞机在设计上会有所不同，但这个基本原理是通用的。
飞机飞行的基本原理
大气层
对流层的特点 （1）气温随高度升高而降低：在对流层内，平均每升高
100m气温下降0.65℃，所以由叫变温层。该层的气温主 要靠地面辐射太阳的热能而加热，所以离地面越近，空 气就越热，气温随高度的增加而逐渐降低。爬过高山的 人都知道山上比山下冷，就是这个道理。 （2）有云、雨、雾、雪等天气现象：地球上的水受太阳照 射而蒸发，使大气中聚集大量的各种形态的水蒸气，随 着尘埃被带到空中，几乎全部水蒸气都集中在这一层大 气内，因而在不同的气温及条件下，就会形成云、雨、 雾、雪、雹等天气现象。
度为15 ºC、一个大气压的海平面上），每一立方 毫米的空间里含有2.7×1016个分子。当飞行器在这 种空气介质中运动时，由于飞行器的外形尺寸远远 大于气体分子的自由行程，故在研究飞行器和大气 之间的相对运动时，气体分子之间的距离完全可以 忽略不计，即把气体看成是连续的介质。这就是在 空气动力学中常说的连续性假说。
大气层
对流层的特点
（3）空气上下对流激烈：由于地面有山川、湖 泊、沙漠、森林、草原、海棠等不同的地形和 地貌，因此，造成垂直方向和水平方向的风， 即空气发生大量的对流。例如森林吸热少散热 慢，而沙漠吸热多散热快，因而沙漠上面的空 气被加热得快，温度较高，向上浮升，四周的 冷空气填入所离开的空间，因而造成上升气流 和水平方向的风。
平流层在25km高度以下，因受地面温度的影响较小，气温 基本保持不变，平均温度为-56.5ºC，所以又叫同温层。高 度超过25km，气温随高度增加而上升，这是因为该层存在 着臭氧，会吸取太阳辐射热的缘故。
飞行器的飞行的理想环境是对流层和平流层。
大气层
3、中间层 中间层在平流层之上，离地球表面
50～85km。在这一层内，气温先是随高
航空航天概论第2,3,5章总结
第一章第二章飞行环境及飞行原理2.1 飞行环境大气环境根据大气中温度随高度的变化可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
1.对流层：大气中最低的一层，特点是其温度随高度增加而逐渐降低。
（0 ～18公里）2.平流层：位于对流层的上面，特点是该层中的大气主要是水平方向流动，没有上下对流。
（18～50公里）3、中间层：中间层为离地球50到80公里的一层。
在该层内，气温随高度升高而下降，且空气有相当强烈的铅垂方向的运动.4.热层：该层空气密度极小，由于空气直接受到太阳短波辐射，空气处于高度电离状态，温度又随高度增加而上升。
（80～800公里）5.散逸层：散逸层是大气层的最外层。
在此层内，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引力很小，因而大气分子不断向星际空间逃逸。
空间环境空间飞行环境主要是指真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子和微流星体等所形成的飞行环境。
（空间飞行器处于地球磁场之外，因此容易受到太阳风等因素的影响）。
为了准确描述飞行器的飞行性能，必须建立一个统一的标准，即标准大气。
目前我国所采用的国际标准大气，是一种“模式大气”。
它依据实测资料，用简化方程近似地表示大气温度、密度和压强等参数的平均铅垂分布，并将计算结果排列成表，形成国际标准大气表。
大气的物理性质大气的状态参数和状态方程大气的状态参数是指压强P、温度T和密度ρ这三个参数。
它们之间的关系可以用气体状态方程表示，即P=ρRT。
航空器在空中的飞行必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力。
根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于(或等于)同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。
大气的物理性质：连续性在研究飞行器和大气之间的相对运动时，气体分子之间的距离完全可以忽略不计，即把气体看成是连续的介质。
这就是在空气动力学研究中常说的连续性假设。
粘性大气的粘性力是相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力，即大气相邻流动层间出现滑动时产生的摩擦力，也叫做大气的内摩擦力。
飞机最基本的飞行原理是
飞机最基本的飞行原理是
大致可分为以下几个方面：
1. 空气动力学：飞机的飞行原理是基于空气动力学的原理，即通过飞机的机翼等气动构件形成升力，以克服重力使飞机在空中飞行。
飞机的机翼形状和倾角会产生气流在上下表面之间产生不同的压力，从而产生升力。
同时，通过操纵飞机的机尾翼、副翼等控制面，可以改变飞机的姿态和方向。
2. 推力和阻力平衡：除了升力外，飞机还需克服阻力，以保持飞行速度。
推力由发动机提供，通过喷气或螺旋桨等装置向后方向产生推力。
阻力则包括飞机与空气的摩擦阻力、压阻和感应阻力等。
推力和阻力之间的平衡与飞机的速度息息相关。
3. 操纵系统：飞机通过操纵系统来调整姿态和方向。
操纵系统包括控制面、操纵线索和操纵杆等，并通过机械、液压或电子等方式与飞行员的操纵指令相连。
通过操纵这些系统，飞行员可以调整飞机的升力、阻力和姿态等参数，以实现飞行轨迹的控制。
总之，飞机的基本飞行原理是通过利用升力和推力克服重力和阻力，通过操纵系统实现对飞行器的控制和调整。
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大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产 生一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受 到的压力就是气体的压强。在数值上等于垂直作 用于器壁单位面积上的平均冲击力。 压强的单位：Pa（国际单位）1 Pa=1N/m2 ：Pa ） 常用单位：标准大气压（atm） （atm） 毫米汞柱（mmHg） （mmHg） 1atm=760mmHg=1.013× 1atm=760mmHg=1.013×105Pa
上翼43.546 下 翼 27.98 上翼18.176 下 翼 14.236 上翼7.7 下翼 7.25
安-26 74.98
翼展(m)
9.6
9
7.15
9.344
32.989
29.2
展玄比
4.13
3.24
2.23
2.07
6.627
11.37
根尖比 后掠角(前缘) 安装角 上反角 平均气动弦 (m) 厚弦比 内47° 外43° 1° -3° 2.363 4.08％
qm = ρVA
1
1
S
2
流量一定，流速快 则截面积减小；流速 慢则截面积增大。
气流在流管中 截面积随流速 的变化
v
2
ρ1v1∆S1 = ρ2v2∆S2
4、伯努利定理 、
定常流动的 伯努利定理给出了作定常流动 理想流体中任意两点或 伯努利定理给出了作定常流动的理想流体中任意两点或 之间的关系。 截面上 p 、 及地势高度 h之间的关系。
机翼平面形状图（ ） 机翼平面形状图（a）矩形翼 （b）椭圆翼（c）梯形翼 ）椭圆翼（ ） (d)后掠翼 三角翼 双三角翼 后掠翼(e)三角翼 双三角翼(g)S形前缘翼 边条翼 变后掠翼 形前缘翼(h)边条翼 后掠翼 三角翼(f)双三角翼 形前缘翼 边条翼(i)变后掠翼
(一)翼弦：翼型一系列内切圆圆心的连线，称为 中弧线它是表示翼型弯曲程度的一条曲线，中弧 线的前端点，称为前缘；后端点称为后缘。前缘 与后缘之间的连线叫翼弦或几何弦。翼弦是翼型 的特征长度，单位为米。 (二) 厚弦比：上下翼面在垂直于翼弦方向的距 离叫翼型的厚度翼型最大厚度与翼弦（b）的比 值，叫翼型的厚弦比或相对厚度厚弦比常用百分 数表示。 现代飞机的翼型厚弦比约为3~16。
2、平流层
自对流层顶向上50~55公里高度，为平 流层。其主要特征：①温度随高度增加由 等温分布变逆温分布。平流层的下层随高 度增加气温变化很小。大约在20公里以上， 气温又随高度增加而显著升高，出现逆温 层。这是因为20～25公里高度处，臭氧含 20 25 量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线，从 而使气温升高。②垂直气流显著减弱。平 流层中空气以水平运动为主，空气垂直混 合明显减弱，整个平流层比较平稳。③水 汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量 少，对流层中的天气现象在这一层很少见。 平流层天气晴朗，大气透明度好。
1、对流层
对流层是大气的最下层。它的高度因纬度和季 节而异。就纬度而言，低纬度平均为17～18公里； 中纬度平均为10～12公里；高纬度仅8～9公里。 就季节而言，对流层上界的高度，夏季大于冬季。
对流层的主要特征：①气温随高度的增加而递减， 平均每升高100米，气温降低0.65℃。其原因是太阳辐 射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而 愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温 逐渐降低。②天气的复杂多变。对流层集中了75％大气 质量和90％的水汽，因此伴随强烈的对流运动，产生水 相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。③空气有 强烈的对流运动。地面性质不同，因而受热不均。暖的 地方空气受热膨胀而上升，冷的地方空气冷缩而下降， 从而产生空气对流运动。对流运动使高层和低层空气得 以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。
从地表到太空依次为：对流层[天气现象形成 区]、平流层[民航飞机飞行区]、中间层[下部为 臭氧层，上部空气稀薄]、电离层[气象气球飞 行区]、散逸层（外层）[卫星飞行区] 对流层、中间层[温度随高度增高而下降] 平流层、电离层、散逸层[温度随高度增高而上 升] 大气温度随高度增高而稀薄 大气厚度5000万米（1000米以上空气密度几 乎为零）
二、大气的物理特性与标准气压
1、大气的物理特性
1）连续性
标准大气压：指海平面上气体温度为15 度、压强为101325帕的气压（或760毫米 汞柱高或29.92英寸汞柱高）。 由于飞行器的体积远远大于气体分子体积， 可以忽略气体分子之间的距离，因此将空 气看成是连续有状态。
2）压强 大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产 生一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受 到的压力就是气体的压强。在数值上等于垂直作 用于器壁单位面积上的平均冲击力。 压强的单位：Pa（国际单位）1 Pa=1N/m2 ：Pa ） 常用单位：标准大气压（atm） （atm） 毫米汞柱（mmHg） （mmHg） 1atm=760mmHg=1.013× 1atm=760mmHg=1.013×105Pa
v
1 2 p + ρv + ρgh = 常 (伯 利 程 量 努 方 ) 2
伯努利方程表述的是理想流体作定常流动时， 流体中压强和流速的规律。 在流动的流体中，流速大的地方压强小；流速 小的地方压强大。
伯努利方程是机械能守恒方程
2-3
机翼的形状
升力与阻力的产生
机 翼 机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其 最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内布置 弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。另外， 在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用 于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝 翼等增加升力的装置。 机翼的平面形状五花八门，有梯形的，有矩形的， 还有三角形、椭圆形等等，甚至有许多稀奇古怪的。 但总的说来，按平面形状大致可以将机翼分为平直 翼、后掠翼、前掠翼、小展弦比机翼四大类。
4、电离层
从中间层顶到800公里高度为电离层。电离层的特 征：①随高度的增高，气温迅速升高。据探测，在 300公里高度上，气温可达1000℃以上。这是由于 所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层 的大气物质所吸收，从而使其增温的缘故。故电离 层又称为暖层。 ②空气处于高度电离状态。这一 层空气密度很小，在270公里高度处，空气密度约 为地面空气密度的百亿分之一。 由于空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用 下，氧分子和部分氮分子被分解，并处于高度电离 状态，电离层具有反射无线电波的能力，对无线电 通讯有重要意义。
(六)根尖比：如图，翼根弦长 c0与翼尖弦长 c1 之比称为根尖比。 (七)后掠角：机翼上的前缘线同垂直于翼根 对称平面的投影之间的直线夹角，称为前缘后 掠角。
(八)上(或下)反角：一侧机翼翼弦平面与机 身平面间的夹角，通常上反为正，下反为负。
几种飞机的主要几何参数
机种几何参数 面积(㎡) 歼五 22.6 歼六 25 23 歼七 Ⅱ 歼八(白天 型) 42.187 轰六 164.65 运五
3、中间层
从平流层顶到85公里高度为中间层。 其主要特征：①气温随高度增高而迅速降低， 中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。因 为该层臭氧含量极少，不能大量吸收太阳紫外 线，而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上 层大气所吸收，故气温随高度增加而递减。② 出现强烈地对流运动。这是由于该层大气上部 冷、下部暖，致使空气产生对流运动。但由于 该层空气稀薄，空气的对流运动不能与对流层 相比。
3）沾性 指大气在流动时所表现的一种特殊性质。 相邻大气层相互牵制的作用力称为大气的粘性力。 4）可压缩性 空气的压缩性是空气的压力、温度等条件改变 而引起密度变化的属性。
2、标准大气
地球的周围被厚厚的空气包围着，这些空气被称 为大气层。空气可以向水那样自由的流动，同时它也 受重力作用。因此空气的内部向各个方向都有压强， 这个压强被称为大气压。 表2-1 国际标准大气压表
按照大气在铅直方向的各种特性，将大气分 成若干层次。按大气温度随高度分布的特征， 可把大气分成对流层、平流层、中间层、 电 离（热）层和散逸层。 按大气各组成成分的混和状况，可把大气分 为均匀层和非均匀层。 按大气电离状况，可分为电离层和非电离层。 按大气的光化反应，可分为臭氧层。 按大气运动受地磁场控制情况，可分有磁层。
流线
流线：分布在流场中的许多假想曲线， 流线：分布在流场中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方 向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。 1 向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。 v
流场中流线是连续分布的； 流场中流线是连续分布的； 空间每一点只有一个确定的流速方向， 空间每一点只有一个确定的流速方向， 流速大 所以流线不可相交。 所以流线不可相交。 流线密处，表示流速大，反之则稀。 流线密处，表示流速大，反之则稀。
航空航天概论
——杨建伟
贵州航天职业技术学院
第二章
飞机飞行的基本原理
飞行器飞行环境。 飞行器飞行环境。 气流特性。 气流特性。 升力与阻力的产生。 升力与阻力的产生。 飞机的主要飞行性能和飞行科目。 飞机的主要飞行性能和飞行科目。 高速飞行概述。 高速飞行概述。 增升装置
Байду номын сангаас 2-1 飞行器飞行环境
飞行环境 对飞行器而言是指从地球表面至宇宙空 间。 一、大气层 大气分层定义： 按地球大气属性将整个大气分为若干层次。
v2
流管
流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。 流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。
流管内流体的质量是守恒的。 流管内流体的质量是守恒的。 通常所取的“流管”都是“细流管” 通常所取的“流管”都是“细流管”。 就称为流线。 细流管的截面积→0 ，就称为流线。 ∆S
3、连续性定理 、
描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流 描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流 定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的 的关系。 速 v 与截面积 S 的关系。 ∆t S v