飞机飞行的基本原理

如果以气温变化为基准，可将大气层分为五层：
大 气 层
对
平
中
电
散
流
流
间
离
逸
层
层
层a
层
层
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2.1.1大气层
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大气层
1、对流层 • 大气中最低的一层为对流层，其气温随高度增加而逐渐降低。 • 对流层的上界随地球纬度、季节的不同而变化。就纬度而言，对
流层上界在赤道地区平均为17～18 km；在中纬度地区平均为10～ 12km；在南北极地区平均为8～9km。也就是说，由赤道向南北极， 随着纬度的增加，对流层顶界逐渐降低。就季节而言，对流层的 顶界夏季高于冬季。
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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。
飞行器飞行环境 气流特性
升力与阻力的产生
飞机主要的飞行性能和飞行科目
高速飞行概述
增升装置
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2.1飞行器飞行环境
飞行环境对飞行器的飞行轨迹、结构、材料和飞行性能都有着非常重要的影 响。只有了解和掌握了飞行环境的变化规律，并设法克服或减少飞行环境对飞行 器的影响，才能保证飞行器飞行的准确性和可靠性。
第二章 飞机飞行的基本原理
主讲人:刘建强
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飞机飞行的基本原理
飞机为什么能够在天上自由地飞行而不会掉下来呢？ 其实这与飞机的结构和飞机飞行的环境有着密切的 关系。 以下这一章我们一起去学习飞机飞行的基本原理， 希望通过这一章的学习我们能够很好地掌握飞机飞行的基 本原理。
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飞机飞行的基本原理
飞机飞行的基本原理
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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（即在气体温度为15 ºC、一个
大气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
内，气温先是随高度升高而升高（在53km高度处气温达 282.66K），以后又下降（在80km高度处降到196.66K）。该 层内空气非常稀薄，质量仅占整个大气质量的三千分之一。
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大气层
4、电离层 • 电离层从中间层顶延伸到800km高空。这一层的特点是：空气极为稀薄，
只占总大气质量的0.5%。大气中的氮、氧分子由于受到宇宙高能粒子的冲 击和照射，电离成为离子和自由电子，带有很强的导电性，能吸收、发射 和折射无线电波。正因为有了电离层，某些频率的无线电波可以沿地球的 曲面传送，这对远距离无线电通讯起着很大作用。
• 该层的另一特点是，温度随高度的增加而增加，这是由于电离层中宇宙尘 能吸收太阳热量，并且空气在电离时也释放出很多热量，所以电离层又称 为暖层。
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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。
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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。
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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。
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大气的物理特性与标准大气
1、大气的物理特性 (2)压强
大气的压强是指物体的单位面积上所承受的大气的法向作用力的 大小。
在静止的大气中，不论哪一处的大气都没有铅垂方向的运动。这 表明任何一处的大气所受到的铅垂方向的力都是平衡的，即静止大气 中每一处的气压都与该处上空的大气柱重力平衡。从数量上来说，大 气压强也就是物体的单位面积上所承受的大气柱的重力。
• 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。
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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
这里所指的飞行环境包括地球表面的大气层和地球大气层以外的宇宙空间。
飞行器飞行环境
大气层
大气的物理特性与标准大气
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2.1.1大气层
航空器唯一的飞行活动环境就是大气层（空气层），大气层包围着地球，大 气层总质量的99.99%集中在50km高度以内，其中的90%集中在离地球表面15km高度 以内，在2000km高度以上，大气极其稀薄，逐渐向行星际空间过渡，大气层没有 明显的上界。
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大气的物理特性与标准大气
(1)连续性 随着海拔高度的增加，大气的密度越来越小，故气体分子的自由行程
越来越大。在地球表面气体分子的自由行程很小，大约为6×10-8m。 当飞行器在40km以下的高度上飞行时，可以认为是在稠密大气层内飞 行，这时气体可看成是连续的。在120～150km高度上，气体分子的自 由行程大约与飞行器的外形尺寸在同一数量级范围之内。在200km高 度上，气体分子的自由行程有好几千米，在此情况下，大气就不能看 成是连续介质了。