第二章 航空器飞行基本原理
《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
航空航天飞行器运行的工作原理
航空航天飞行器运行的工作原理航空航天工业作为现代科技领域的重要组成部分，对于人类的探索、交流和发展起到了至关重要的作用。
在航空航天领域中，飞行器的运行原理是关键的科学问题之一。
本文将探讨航空航天飞行器的运行原理，并对其适用的场景和格式进行分析。
一、飞行器的基本组成航空航天飞行器一般由机身、发动机、翼面、操纵系统、导航系统和控制系统等几个基本部件组成。
其中机身是飞行器的骨架，发动机提供推力，翼面产生升力，操纵系统用于操纵飞行器的运动，导航系统用于确定位置和航向，控制系统用于控制飞行器的各项参数。
二、飞行器的运行原理航空航天飞行器的运行原理可以从物理学和航空力学的角度进行解释。
1. 升力和重力平衡飞行器的运行离不开升力和重力的平衡。
翼面通过产生升力来克服重力使飞行器在空中保持飞行。
翼面的升力是由气流通过翼面产生的。
通过改变翼面的外形和角度，可以调节升力的大小，从而控制飞行器的飞行高度。
2. 推力和阻力平衡除了升力和重力之外，飞行器的运行还需要推力和阻力之间的平衡。
发动机通过喷射高速气流产生推力，推动飞行器向前运动。
而阻力则是飞行器前进过程中空气的阻碍力，它与飞行速度和飞行器表面积有关。
通过控制推力和调节飞行速度，飞行器可以保持推力和阻力的平衡，实现平稳的飞行。
三、适用场景与格式选择根据航空航天飞行器运行原理的特点和具体情况，可将本文作为科普文章或技术报告进行书写。
1. 科普文章如果本文用于科普文章的场景，可以采用较为通俗易懂的语言来解释飞行器的运行原理，增加读者的兴趣和理解。
在排版上可以适当添加插图和图片，以图文并茂的形式来展示飞行器的基本构造和运行原理。
2. 技术报告如果本文用于技术报告的场景，需要更加详细和专业地阐述飞行器的运行原理。
可以逐步介绍飞行器各个部件的工作原理，包括机身结构、发动机工作原理、翼面气动特性等内容。
在排版上，可以采用章节分节的形式，使用图表和公式来支持理论的阐述和分析。
总之，航空航天飞行器是一项复杂的工程，其运行原理涉及多个领域的知识和理论。
民用航空器基本知识
二、中国人的第一架飞机
二、中国人的第一架飞机
二、中国人的第一架飞机
1910年，冯如又新制成一架双翼机， 于当年10月至12月间在奥克兰进行表 演，获得成功，孙中山先生称赞“我们 中国有杰出的人才”。
二、中国人的第一架飞机
二、中国人的第一架飞机
1911年2月，冯如带着助手及两架自制 飞机回到国内，准备报效祖国。1912 年8月25日，冯如在广州燕塘驾驶自己 制造的飞机在中国领土上进行第一次飞 行。由于操纵系统失灵，飞机飞至百余 米时失速下坠，冯如负重伤经抢救无效， 不幸牺牲，成为中国第一位驾机失事的 飞行员。
航空器 大气层内飞行的飞行器，分 为轻于空气的航空器和重于空气的航 空器。
航天器 在大气层外空间（太空）飞 行的飞行器。
飞行器的分类
飞机 由动力装置产生使之前进的拉力/推 力，由固定机翼产生升力，在大气层中飞 行的重于空气的航空器。
直升机 以动力驱动的旋翼作为主要升力来 源，能垂直起落的重于空气的航空器。
六、喷气机时代
欧洲空中客车工业公司推出的 A300、A310、A320、A330等干线 客机及前苏联的几个设计局设计的 图系列，伊尔系列，安系列等。都 是目前先进的喷气客机。
六、喷气机时代
空中客车工业公司A330
第2章飞行器、航空器的分类
飞行器的分类
飞行器的分类
飞行器 在大气层内或大气层外空间飞 行的器械。
飞机在战争中的作用，促进了航空科学 技术革新和航空工业的发展。经过四年 的大战，飞机的飞行性能有了很大的改 善。飞机的性能主要有三项：即速度、 飞行高度、和飞行距离。
一战中飞行速度的提高带动了其它性能 的发展。特别一提的是战后空闲飞机的 利用，促进了航空运输事业的兴起。
第二章_飞行原理
第二章- 飞行原理本章讨论飞行中支配作用于飞机上力的基本物理定律，以及这些自然定律和力对飞机性能特性的影响。
为了胜任的控制飞机，飞行员必须理解涉及的原理，学会利用和抵制这些自然力。
现代通用航空飞机可能有相当高的性能特性。
因此，飞行员充分领会和理解飞行艺术所依赖的原理是越来越必要的。
大气结构飞行所处的大气是环绕地球并贴近其表面的一层空气包层。
它是地球的相当重要的一个组成部分，就像海洋或者陆地一样。
然而，空气不同于陆地和水是因为它是多种气体的混合物。
它具有质量，也有重量，和不确定的形状。
空气象其他任何流体一样，由于分子内聚力的缺乏，当受到非常微小的压力时就会流动和改变它的形状。
例如，气体会充满任何装它的容器，膨胀和传播直到其外形达到容器的限制。
大气的组成是由78％的氮气，21％的氧气以及1％的其他气体，如氩气和氦气。
由于部分元素比其他的重，较重的气体如氧气有个天然的趋势，会占据地球的表面。
而较轻的气体会升到较高的区域。
这就解释了为什么大多数氧气包含在35000英尺高度以下。
因为空气有质量也有重量，它是一个物体，作为一个物体，科学定律会向其他物体一样对气体起作用。
气体驻留于地球表面之上，它有重量，在海平面上产生的平均压力为每平方英寸14.7磅，或者29.92英寸水银柱高度。
由于其浓度是有限的，在更高的高度上，那里的空气就更加稀薄。
由于这个原因，18000英尺高度的大气重量仅仅是海平面时的一半。
如图2－1大气压力尽管有多种压力，这里的讨论主要涉及大气压力。
它是天气变化的基本因素之一，帮助提升飞机，也驱动飞机里的某些重要飞行仪表。
这些仪表是高度仪，空速指示仪，和爬升率指示仪，和进气压力表。
虽然空气很轻，也受重力吸引的影响。
因此，和其他物质一样，由于有重量，就产生了力量。
由于它是流体物质，朝各个方向施加的力是相等的，它作用于空气中物体的效果就是压力。
在海平面的标准条件下，由于大气重量而施加于人体的平均压力大约14.7lb/in。
飞行器飞行原理ppt课件
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
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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ppt
2、飞机的方向安定性：
指飞机受到扰动使方向平衡遭到破坏，扰 动消失后，飞机又趋向于恢复原来的方向 平衡
状态。飞机的方向安定力矩是在侧滑中产 生的。飞机的侧滑是指飞机的运动方向同 收音机的
对称面不平衡，相对气流是侧前方（左、 右侧）流向飞机的飞行状态。飞机主要依 靠垂直尾
翼的作用、产生一个对飞机重心的安定力 矩使机头左、右偏转来消除飞机侧滑的。
第二章、飞机的升力和阻力
第一节、气流特性
气流特性是指空气在流动中各点流速、压 力、密度等参数的变化规律，气流特性是 空气动力学的重要研究课题，对飞机的飞 行原理非常重要。
空气动力：空气流过物体或物体在空 气中运动时，空气对物体的作用力称为空 气动力。如有风的时候，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，我们跑步时也感到有空气的力量 作用在身上。这是空气动力的表现形式。 再如：飞机在飞行中受到的升力和阻力也 是空气动力的表现形式。
（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。 。
航空航天概论复习重点知识点整理
航空航天概论复习重点知识点整理第⼀章绪论1.叙述航空航天的空间范围航空航天是⼈类利⽤载⼈或不载⼈的飞⾏器在地球⼤⽓层中和⼤⽓层外的外层空间(太空)的航⾏⾏为的总称。
其中,⼤⽓层中的活动称为航空,⼤⽓层外的活动称为航天。
⼤⽓层的外缘距离地⾯的⾼度⽬前尚未完全确定,⼀般认为距地⾯90~100km是航空和航天范围的分界区域。
2.简述现代战⽃机的分代和技术特点超⾳速战⽃机3.简述直升机的发展史、特点及其旋翼的⼯作原理发展史特点:a.可垂直起降、对起降场地⽊有太多特殊要求,b.可在空中悬停,c.能沿任意⽅向飞⾏但速度⽐较低、航程相对较短;⼯作原理:直升机以航空发动机驱动旋翼旋转作为升⼒和推进⼒来源,动能守恒要求,旋翼升⼒的获得靠向下加速空⽓,因此对直升机⽽⾔由旋翼带动空⽓向下运动,每⼀⽚旋翼叶⽚都产⽣升⼒,这些升⼒的合⼒就是直升机的升⼒。
4.试述航空飞⾏器的主要类别及其基本飞⾏原理A.轻于空⽓(浮空器):⽓球;飞艇。
原理:靠空⽓静浮⼒升空。
⽓球没有动⼒装置,升空后只能随风飘动或被系留在某⼀固定位置;飞艇装有发动机、螺旋桨、安定⾯和操纵⾯,可控制飞⾏⽅向和路线。
B.重于空⽓:固定翼航空器(飞机+滑翔机);旋翼航空器(直升机+旋翼机);扑翼航空器(扑翼机)。
原理:靠空⽓动⼒克服⾃⾝重⼒升空。
飞机由固定的机翼产⽣升⼒,装有提供拉⼒或推⼒的动⼒装置、固定机翼、控制飞⾏姿态的操纵⾯,滑翔机最⼤区别在于升空后不⽤动⼒⽽是靠⾃⾝重⼒在飞⾏⽅向的分⼒向前滑翔(装有的⼩型发动机是为了在滑翔前获得初始⾼度);旋翼机由旋转的机翼产⽣升⼒,其旋翼⽊有动⼒驱动,由动⼒装置提供的拉⼒作⽤下前进时,迎⾯⽓流吹动旋翼像风车似地旋转来产⽣升⼒;直升机的旋翼是由发动机驱动的,垂直和⽔平运动所需要的拉⼒都由旋翼产⽣;扑翼机(振翼机)像鸟类翅膀那样扑动的翼⾯产⽣升⼒和拉⼒。
5.简述⽕箭、导弹与航天器的发展史6.航天器的主要类别A.⽆⼈航天器:a.⼈造卫星(科学卫星、应⽤卫星、技术试验卫星),b.空间平台,c.空间探测器(⽉球探测器、⾏星探测器);B.载⼈航天器:a.载⼈飞船(卫星式、登⽉式),b.空间站,c.轨道间飞⾏器(轨道机动器、轨道转移器),d.航天飞机。
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。
航空知识大普及之飞行的基本原理
航空知识大普及之飞行的基本原理一飞机之所以能飞，是因为它受到了空气动力的作用，而升力便是空气动力的一个向上的分力。
飞行的梦想，便从升力开始。
飞机飞行时，有些气流经过机翼上部，有些要经过下部。
机翼的上缘弧度比下缘弧度要大，即气流经过上缘的路程比下缘要长。
这样一来，机翼上部气流流速较快，压力较小；下部气流流速较慢，压力较大。
正是由于这种上下的压力差，升力和空气动力便产生了。
所以飞机起飞前所做的高速滑跑就是为了加快机翼表面的气流流速，以提供压力差。
飞机起飞时，大多是逆风起飞，这样与气流的相对速度会增大，升力也会增大。
而如果顺风起飞的话，风的气流会与滑行时所产生的气流相抵消，飞机一起飞便会失去升力，从而进入失速状态。
失速是航空器的一种极其危险的状态。
失速并不是指飞机失去速度，而是指升力小于飞机重力时产生急速下降的情况。
飞机飞行时，机翼与气流会形成一个夹角，称为攻角（又称迎角）。
飞机当前攻角大于临界攻角（一般为18～20度）时，高速气流就不再稳定，逐渐与机翼相分离，升力也就逐渐消失。
飞机在高空失去升力后，速度下降，高度也会因自重而下降，此时如果能冷静地控制住飞机，飞机则会在坠落时重新获得与气流的相对速度，从而恢复平飞。
这种摆脱失速状态的行为，称为改出。
战斗机在某些情况下失速后会以螺旋形轨迹坠向地面，又称尾旋。
只有在两机翼于不同时间失速后，才会进入尾旋。
飞机失速进入尾旋时，迎角为20～75度，且不断做滚转和俯仰运动。
在尾旋状态下，飞机的旋转半径仅为10米左右。
尾旋状态下飞机的坠落速度极快，通常只要几秒钟就能坠落几千米。
在这种情况下改出就变得极为困难。
上述的失速情况为大迎角失速。
第二种失速情况为飞机当前速度大于速度上限，翼面气流流速已无法提供升力。
减小飞机迎角后，可重新获得升力，继续保持平飞。
军用飞机失速导致的事故很常见。
但是，现在的战机随着性能的提升，改出失速也较为容易。
人们已研究出多种过失速机动，在航展上也专门有改出尾旋的表演。
航空航天概论第2章 飞行器飞行原理 ppt课件
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3、伯努利定理
伯努利定理是描述流体的压强和速度之间的关系可以用实验说明。如图在粗细不 均的管道中在不同截面积处安装三根一样粗细的玻璃管，首先把容器和管道的进 口和出口开头都关闭，此时管道中的流体没有流动，不同截面处（A-A、B-B、CC）的流体流速均为零，三根玻璃管中的液面高度同容器中的液面高度一样。这 表明，不同截面处的流体的压强都是相等的。现在把进口和出口的开头同时都打 开，使管道中的流体稳定地流动，并保持容器中的液面高度不变。此时三根玻璃 管中的液面高度都降低了，且不同截面处的液面高度各不相同，这说明流体在流 动过程中，不同截面处的压强也不相同。
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2.1.2 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。
（5）声 速
y
yf
O
x c
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3、作用在飞机上的空气动力
空气动力：空气流过物体或物体在空气中运动时，空气对物 体的作用力。飞机上的空气动力R包括升力Y和阻力Q两部分。
（1）升力
空气流过机翼的流线谱如图， 这样机翼上、下表面产生压力 差。垂直于相对气流方向的压 力差的总和，就是升力。 机 翼升力的着眼点，即升力作用 线与翼弦的交点叫压力中心。
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3、伯努利定理
• 通过以上实验我们可以得到一个数学表达式来表示：
• 因当注意，以上定理在下述条件下才成立： • （1） 气流是连续的、稳定的。 • （2） 流动中的空气与外界没有能量交换。 • （3） 气流中没有摩擦，或变化很小，可以忽略不计。 • （4） 空气的密度没有变化，或变化很小，可以认为不变。
飞行基础学习知识原理学习知识要点
第一章飞机和大气的一般介绍1、机翼的剖面参数：翼弦：翼型前沿到后沿的连线。
厚度：上翼面到下翼面的距离；最大厚度；最大厚度位置：最大厚度到翼型前沿的距离与弦长的比值，用百分比表示；相对厚度：（厚弦比）翼型最大厚度与弦长的比值，用百分比表示。
中弧线：与翼型上下表面相切的一系列元的圆心的连线（中弧线到上下翼面的距离相等），对称翼面中弧线与翼弦重合。
弧高：中弧线与翼弦的垂直距离；相对弯度：最大弧高与翼弦的比值，用百分比表示。
2、机翼的平面形状参数：平直机翼有极好的低速特性，便于制造；椭圆形机翼的阻力最小，但是难以制造，成本高；梯形机翼结合律矩形机翼和椭圆机翼的优缺点，具有适中的升阻特性和较好的低速性能，制造成本也较低；后掠翼和三角翼有很好的高速性能，主要用于高亚音速飞机和超音速飞机，低速性能较差翼展：机翼翼尖之间的距离；展弦比：机翼翼展与平均弦长的比值（表示机翼平面形状长短和宽窄的程度）；梢根比：机翼翼尖弦长玉机翼翼根弦长的比值（表示翼尖道翼根的收缩度）；后掠角：机翼1/4弦线玉机身纵轴垂直线之间的夹角（表示机翼的平面形状向后倾斜的程度）第二节大气的一般介绍空气密度减小对飞行的影响：真空速不断增大、发动机效率降低空气压力降低的线性变化规律：高度上升8.25（27ft）米气压降低1hPa；高度上升1000ft 气压降低1inHg；高度上升11米气压降低1mmHg空气温度降低的线性变化规律：高度上升1000米温度下降6.5°高度上升1000ft温度降低2°湿度越大，空气的密度越小（水蒸气是干空气重量的62%）；相对湿度，露点（反映空气中水汽含量的多少，假如空气中水汽含量多，温度降低很少—相对较高的温度就可以达到饱和，露点就高），气温露点差：就是实际气温与露点的差值，反映空气的潮湿程度中低空高度每升高1000米真空速比表速约大5%；气温升高5°速度增大1%第二章低速空气动力学第一节低速空气动力学基础1、飞机的相对气流：相对于飞机运动的空气流，方向与飞行速度方向相反。
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。
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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.
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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。
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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
航空器飞行基本原理
在下表面，空气流速减慢，压力增大。这种压力差产生了升力，使航空
器得以升空。
03
推力与阻力
航空器的发动机产生的推力使航空器向前飞行。同时，空气对航空器的
阻力与飞行方向相反，需要合理控制推力和阻力以保持速度和航向。
航空器飞行的重要性
交通运输
经济活动
航空器是现代交通运输体系中的重要组成 部分，尤其在长途、高速、紧急情况下具 有不可替代的作用。
03
CATALOGUE
航空器飞行的力学原理
升力与重力
升力
升力是由空气流过机翼表面产生的压 力差所产生，使航空器得以升空。升 力的大小取决于机翼的形状、角度和 飞行速度。
重力
重力是地球对物体的吸引力，使航空 器向下压向地面。重力的大小与航空 器的质量成正比。
阻力与推力
阻力
阻力是空气对航空器运动方向上的阻碍力。阻力的大小取决于航空器的形状、 速度和空气密度。
流体动力学基础
流体静力学
研究流体在静止状态下的压力、浮力和平衡规律等。在航空器设计中，流体静力学被用于 分析机翼和机身的结构强度和稳定性。
流体动力学
研究流体在运动状态下的速度、压力、阻力和流动特性等。流体动力学对航空器的飞行性 能和稳定性具有重要影响，如机翼的升力和阻力就与流体动力学密切相关。
伯努利定律
航空器飞行基本原 理
contents
目录
• 航空器飞行概述 • 航空器飞行的物理基础 • 航空器飞行的力学原理 • 航空器飞行的稳定性与控制 • 航空器飞行中的特殊情况
01
CATALOGUE
航空器飞行概述
航空器的定义与分类
定义
航空器是指能够依靠空气反作用 力（升力、阻力、推力等）在大 气层内进行飞行活动的飞行器。
演示文稿航空器飞行基本原理
飞机飞行性能对飞机外形的要求
飞机的气动布局
隐形设计要求对飞机外形的影响
隐形设计要求对飞机外形的影响
隐形设计要求对飞机外形的影响
不同飞行速度要求下飞机的外形特征
跨声速时飞机上的空气动力
• 临界马赫数与局部激波，空气动力特性的 剧烈变化
• 跨声速飞行与“音障” • 提高飞机的临界马赫数和改进飞机跨声速
空气动力特性的方法
超声速时飞机上的空气动力
• 超声速时空气动力的产生 • 减小激波阻力的方法 • 超声速飞行与“声爆”
超声速时空气动力的产生
超声速飞行与“声爆”
2.4 飞机的飞行性能，稳定性和操纵性
等速直线爬升和等速ห้องสมุดไป่ตู้线俯冲
起飞和着陆飞行性能
起飞和着陆飞行性能
曲线飞行性能，正常盘旋
悬停飞行性能
3．流动流体的物理量和参数
• 流体的状态参数，可压缩性、声速、粘性 • 流动马赫数和雷诺数
4．流体流动现象的观测和描述
4．流体流动现象的观测和描述
4．流体流动现象的观测和描述
流线、流面、流管
绕物体的流动图画
二．流体流动的基本规律
• 1．质量守恒与连续方程 • 2．能量方程与伯努利方程 • 3．空速管的测速原理
三．空气动力学的实验设备---风洞
三．空气动力学的实验设备---风洞
2.3 作用在飞机上的空气动力
飞机的构造
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
二. 低、亚声速时飞机上的空气动力
飞机的减阻措施 • 采用层流翼型替代古
典翼型 • 对飞机的其他部件都
应整流 • 妥善考虑和安排各个
中国民航大学 民航概论第2章2 民用航空器-飞行基本原理1
风筝不能成为实用飞行器的原因： 有风才能飞；载重越多，风要求越大；迎角是靠线来 实现的，同时，线起个克服阻力的作用。 飞机的解决办法： 用动力装置提供拉（推）力，克服阻力前进，形成相对 气流（风）；用驾驶盘来控制迎角。
动力装置 推力
产生速度
产生相对气流
升力
4.失速
但机翼的迎角不能无限的增大,超过临界迎角后,增 大迎角使升力降低,阻力迅速增大,致使飞机速度急剧减 小,而不能保持正常飞行,这种情况就叫作失速
CL C Lmax
Stall
CL CL ( 0 )
0
5.飞机上的作用力
升力
升力公式:
1 2 L CL V SW 2
影响升力的因素: 1. 机翼面积S 2. 大气密度ρ 3. 飞机空速v 4. 升力系数CL
阻力
飞机所受的阻力可以分为: 1. 摩擦阻力 2. 压差阻力 3. 诱导阻力 4. 干扰阻力 5. 激波阻力（高速飞行时产生）
第二章 民用航空器
第二节飞行基本原理
一、升力的产生
比空气轻的物体 空气静力学
一、升力的产生
比空气重的物体 空气动力学
飞机的升力主要是由机翼和空气的相对运动而产生的。
一、升力的产生
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。
一、升力的产生
到18世纪，伯努利对流体运动进行了深入研究并建立 了伯努利定理，才展示了流体运动的基本力学原理，奠定 了飞机产生升力的理论基础。
侧滑转弯
如果飞机侧倾时,这时升力的垂直分力和重力平衡,水平分 力变为向心力,使飞机向倾斜的一侧转弯,这种转弯称为侧 滑转弯
稳定性种类
稳定性---在受到外界扰动偏离其平衡位置之后，不需 要外界干预，能够自动恢复到原来的平衡状态，就是具 有稳定性的。
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。
【2019年整理】民航概论飞行基本原理
Relative Wind
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—机翼上的升力
翼型---就是把机翼沿平行机身纵轴方向切下的剖面,机翼的 翼型是流线型的,上表面弯曲大,下表面弯曲小或者是平面。
迎角(攻角)---是翼弦和相对气流方向的夹角.翼弦向上形成 正迎角,向下为负迎角。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题
马赫数---飞行速度与音速的比值称为马赫数.用M表示.
M V
a
M小于0.4的飞机一般称为低速飞机 M在0.4~0.9的飞机称为亚音速飞机， 其中0.75~0.9之间,称为 高亚音速飞机 M在0.9~1.2的范围时称为跨音速区域,没有飞机专门在这个 区域飞行 M在1.3以上飞行的飞机称为超音速飞机
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—飞机上作用的力
LIFT THRUST DRAG
WEIGHT
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—飞机上作用的力
1 2 L V SC L 2
CL CL ( 0 )
1 2 D V SC D 2
CL
Stalling angle Stall
CLMAX
CL CL ( 0 )
0
lj
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—机翼上的升力
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—机翼上的升力
0o
飞行方向
5o
升力
粘性
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 2、伯努力定理的应用—高速飞行的问题
航空飞行器基本飞行原理
内容
航空飞行器基本飞行原理
第四节 飞机的飞行性能、稳定与操纵
飞机的飞行性能 坐标系
机体坐标系定义 介绍其他坐标系： 地面坐标轴系、机体坐标轴系、气流坐标轴系、航迹坐标轴系。etc.
等速直线飞行性能（基本飞行性能）
等速直线飞行时，飞行迎角 α 较小，近似认为 α =0 1、 水平等速飞行 T=D, L=G 从阻力特性入手 -> 最大<- 耗油最少（每千米）或最慢（每小时） 2、 爬升 角度关系、爬升能力、剩余推力 静升限，实用升限，动升限 3、 下滑
主动控制飞机放宽静稳定性（概念性介绍） 横向和航向稳定性，不作深入介绍
操纵
主要舵面 纵向操纵、横向操纵、航向操纵的实现方式
续航性能
飞行性能
航程和航时 与可用燃料量、发动机工作状态、飞行高度、飞行速度等参数有关 可用燃料量=总燃料量 减去 - (1) 地面试车、滑行、起飞和着陆所需的燃料； - (2) 为保证安全而必须贮备的燃料； - (3) 残留在油箱和供油系统中无法用尽的燃料。
起飞着陆性能
起飞过程：起飞滑跑 – 加速 – 抬前轮 – 继续加速 – 离地爬升 – 至安全高度（歼强类15m，轰运类10.5米） 着陆过程：下滑 - 拉平 - 平飞减速 - 飘落 - 着陆滑跑
机动飞行性能
平飞加减速 盘旋 俯冲、跃升、筋斗、战斗转弯…
（演示）
平衡状态：力、力矩平衡
稳定性
平衡状态常会因为各种因素（如燃油消耗、收放起落架、收放襟翼、 发动机推力改变或投掷炸弹等）的影响而遭到破坏。此时，驾驶员可
以通过偏转相应的操纵面来保持飞机的平衡，称为配平。
稳定性：偶然的、小扰动破坏了平衡状态，可以自动回复。 飞机纵向稳定性：焦点 – 重心
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超声速时飞机上的空气动力
超声速时空气动力的产生 减小激波阻力的方法 超声速飞行与“声爆”
超声速时空气动力的产生
超声速飞行与“声爆”
2.4 飞机的飞行性能，稳定性和操纵性
1．质量守恒与连续方程 2．能量方程与伯努利方程 3．空速管的测速原理
三．空气动力学的实验设备---风洞
三．空气动力学的实验设备---风洞
2.3 作用在飞机上的空气动力
飞机的构造
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
飞机的几何外形和参数
二. 低、亚声速时飞机上的空气动力
等速直线爬升和等速直线俯冲
起飞和着陆飞行性能
起飞和着陆飞行性能
曲线飞行性能，正常盘旋
悬停飞行性能
悬停飞行性能
飞机的稳定性
飞机的操纵性能
飞机的操纵性能
飞机的操纵性能
直升机概况
直升机旋翼的工作原理
星下点和星下点轨迹
航天器姿态的稳定和控制
姿态稳定和控制的必要性 引力梯度稳定方式 自旋稳定化 三轴姿态稳定系统
大气的分层
包围地球的大气层是航空器唯一的飞行活 动环境，也是导弹和航天器的飞行环境。大气
层无明显上限，其各种特性沿铅垂方向差异显
著，如空气的密度和压强都随高度增加而减小。 在10km高度，空气密度只相当于海平面的1/3， 压强为Байду номын сангаас平面的1/4。
2.2 气体流动的基本概念
2．流体和连续性介质假设
4．低、亚声速飞机的外形 和气动布局
飞机飞行性能对飞机外形的要求 飞机的气动布局，正常式、“鸭”式和无尾 式布局
飞机飞行性能对飞机外形的要求
飞机的气动布局
隐形设计要求对飞机外形的影响
隐形设计要求对飞机外形的影响
隐形设计要求对飞机外形的影响
不同飞行速度要求下飞机的外形特征
跨声速时飞机上的空气动力
第2章 航空器飞行基本原理
2.1 航空器飞行环境 2.2 气体流动的基本概念 2.3 作用在飞机上的空气动力 2.4 飞机的飞行性能，稳定性和操纵性
2.1 航空器飞行环境
一．大气飞行环境
对流层 平流层 中间层 热层 散逸层
二．标准大气
航空与航天 航空是指在地球周围稠密大气层内的航行活 动；航天是指在大气层外的近地空间、行星际空 间、行星附近以及恒星际空间的航行活动 航天器在起飞与返回地面时，都要经过大气 层，特别是水平起降的航天飞机，其起飞与降落 过程与飞机极为相似，就兼有航空与航天的特点。 飞行环境是飞行器飞行时所涉及的飞行空间及 该空间的物质，它不仅包括地球表面的大气层， 也包括大气层外的宇宙空间。
流体 空气分子间的平均自由行程 连续性介质假说
3．流动流体的物理量和参数
流体的状态参数，可压缩性、声速、粘性 流动马赫数和雷诺数
4．流体流动现象的观测和描述
4．流体流动现象的观测和描述
4．流体流动现象的观测和描述
流线、流面、流管
绕物体的流动图画
二．流体流动的基本规律
飞机的减阻措施 采用层流翼型替代古 典翼型 对飞机的其他部件都 应整流 妥善考虑和安排各个 部件的相对位置
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施
3．飞机的升力和增升措施