中国民航大学飞行原理2

R
国际飞行学院
44
D
22
2013-10-27
1.4.2 气动力的合力、力矩及其系数 二、空气动力 2. 气动力合力矩M——沿机体坐标系分解为： Ø 滚转力矩：沿机体坐标系X轴的分量，用MX表示 Ø 偏航力矩：沿机体坐标系Y轴的分量，用MY表示 Ø 俯仰力矩：沿机体坐标系Z轴的分量，用MZ表示
国际飞行学院
42
Y
国际飞行学院
21
2013-10-27
1.4.2 气动力的合力、力矩及其系数 二、空气动力 空气动力：飞机和空气有相对运动时空气给飞机的作用力
把这些气动力等效平移到重心，然后矢量求和 得到气动力合力R和气动力合力矩M
R
国际飞行学院
43
1.4.2 气动力的合力、力矩及其系数 二、空气动力
1. 气动力合力R——沿气流坐标系分解 Ø 升力 • 是指与飞机速度方向垂直的力 • 不一定在铅垂面内 • 通常用L或Y表示，与气流坐标系的Y轴重合 • 主要由机翼产生 Ø 阻力 • 是与飞行速度相反的力 • 用D或X表示，与气流坐标系的X轴重合 L Ø 侧向力 • 与气流坐标系的Z轴重合
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数 气动平均弦长（ Mean aerodynamic chord ） Ø 一个假想的矩形机翼的弦长，这个假想机翼的面积、空气动力以及 俯仰力矩特性都与原机翼相同。 Ø MAC ，用CA表示 Ø 对于直边机翼，MAC可用作图法确定 Ø 飞机的重心允许范围一般以MAC的 百分数给出
1/4弦线
翼根弦长
后掠角 翼弦 翼展
29
翼尖弦长
国际飞行学院
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数
χ —机翼前缘后掠角。
b0
真实机翼
S0
χ
l
? b1
参考机翼
国际飞行学院
30
15
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数 上反角：焦点线与XOZ平面的夹角，用ψ表示。 如果机翼低于XOZ平面，则称下反角
国际飞行学院
19
1.4 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 1.常用的机翼平面形状
椭圆形
梯形
后掠翼
矩形
三角翼
国际飞行学院
20
10
2013-10-27
国际飞行学院
21
国际飞行学院
22
11
2013-10-27
矩形机翼
国际飞行学院
23
梯形机翼
国际飞行学院
24
12
2013-10-27
椭圆形机翼
25
国际飞行学院
三角翼
国际飞行学院
26
13
2013-10-27
国际飞行学院
27
Sweepback / Forward-swept wing
前掠翼
国际飞行学院
28
14
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数
后掠角——用∧表示
上反角 Dihedral
下反角 Anhedral
国际飞行学院 31
国际飞行学院
32
16
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数
几何平均弦长（Mean geometric chord） Ø与所给机翼的面积、翼展相同的矩形机翼的弦长 Ø是翼长在翼展区间上的平均值，也叫标准平均弦 SMC（Standard Mean Chord），用B或C表示。
国际飞行学院
34
17
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数
λ = 7.2
λ = 25
展弦比越大，则机翼越细长。 国际飞行学院
35
民航客机展弦比约30—40 战斗机展弦比约3.5—4.5
国际飞行学院
36
18
2013-10-27
L L2 λ= = C S
High aspect ratio - less drag at low speeds. Used by high-altitude subsonic aircraft and by high-performance sailplanes. Low aspect ratio - less drag at high speeds. Used by fighter aircraft and by very highspeed aircraft.
MAC
MAC TEMAC (100% MAC)
LEMAC (0% MAC) CG
27% MAC
国际飞行学院
37
第一章 亚音速空气动力学 • 1.1 物理基础 • 1.2飞行大气环境与标准大气 • 1.3空气流动的描述与基本定理 • 1.4 翼型和机翼形状及参数 • 1.5 气动力的合力、力矩及其系数 • 1.6 升力 • 1.7 阻力 • 1.8 升阻比及极曲线 • 1.9 增升装置 • 1.10 失速 • 1.11 特殊情况
翼型中弧线 上弧线 前缘 弦长c 翼弦
国际飞行学院 4
后缘
下弧线
2
2013-10-27
5
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型
MAXIMUM THICKNESS UPPER SURFACE MAXIMUM CAMBER CHORD LINE MEAN CAMBER LINE
LEADING EDGE
LOWER SURFACE
TRAILING EDGE
CHORD
国际飞行学院
5
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数
焦点：翼弦上距前缘1/4弦长的点，通常用F表示
焦点F
c=
c b
b/4
b
国际飞行学院
6
3
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数 迎角（Angle of Attack- AOA） ：相对气流方向（无穷远处来流方向）与翼弦之间的 夹角。 用α表示。
Drag
重力
Weight
SMC =
矩形翼、梯形翼、三角翼的 SMC是多少？
S L
矩形翼：SMC= c 梯形翼：SMC=(cr + ct)/2 三角翼：SMC= cr/2
对于直边机翼：SMC=(cr + ct)/2
国际飞行学院
33
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.2 机翼的平面形状及参数 2. 机翼平面形状参数 展弦比（Aspect ratio） ：翼展与几何平均弦长之比，用λ表示。
国际飞行学院
38
19
2013-10-27
1.5 气动力的合力、力矩 Ø 坐标系 Ø空气动力
国际飞行学院
39
1.5 气动力的合力、力矩及其系数
一、坐标系 (1) 机体座标系 常用于分析飞机的姿态
坐标原点与飞机重心重合； 机体纵轴（OX）在飞机对称面内， 平行于机体轴线，指向正前方； 机体立轴（OY）也在对称面内， 过原点处置于机体的纵轴，指向 上方为正； 机体横轴（OZ）过原点垂直于飞 机对称面，指向右翼方向为正。
迎角
正的迎角
国际飞行学院
10
5
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数 迎角
迎角探测装置
国际飞行学院
11
探头
总温探头
迎角传感器
国际飞行学院
总压孔
静压孔
12
6
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数
The angle at which the wing is fixed to the fuselage, relative to the aircraft longitudinal axis.
机翼安装角（Angle of Incidence）：翼弦与机身轴线之间的夹角。
AOI?= AOA 安装角一般很小，因 此性能计算时可认为 迎角即是来流方向与 机身纵轴线的夹角。
国际飞行学院
13
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数
注意迎角与以下几个角度的区别： 航迹倾角（γ）：速度矢量与水平面之间的夹角。 （爬升角、下滑角） 俯仰角（θ）：机身纵轴与水平面之间的夹角。
国际飞行学院
40
20
2013-10-27
1.4.2 气动力的合力、力矩及其系数
一、坐标系
(1) 机体座标系
横轴（俯仰轴）
纵轴（滚转轴）
41
立轴（偏航轴）
国际飞行学院
1.4.2 气动力的合力、力矩及其系数
一、坐标系 (2)气流座标系（速度坐标系或风轴系） 用于分析飞机的受力情况 坐标原点与飞机重心重合； 纵轴（OX）与气流的速度矢量方向一致； 立轴（OY）在对称面内，垂直于气流纵 轴，指向上方为正； 横轴（OZ）过原点垂直于OXY平面，指向 左翼方向为正。 Z X
国际飞行学院 16
8
2013-10-27
17
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数
P
A
P P
A
A
ANGLE OF ATTACK
Same angle of attack, but different pitch angles
国际飞行学院
17
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 2常见翼型的几何形状
典型的鸟翼剖面，多用在早期的飞机上 低速飞机的翼型比较厚，上拱下略平，气动力特性好，升力大 高速飞机的翼型比较薄，翼型比较平坦，最厚处比较靠后
国际飞行学院
18
9
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 超临界翼型特点： 头部丰满， 上翼面平坦， 后部向下弯曲， 下翼面是里凹的反曲面。 超临界翼型优点： 加速，更好地产生升力。 推迟激波的出现。 防止气流的分离。 增大升力。
国际飞行学院
1
1.4 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 翼型及参数 1.4.2 机翼形状及参数
国际飞行学院
2
1
2013-10-27
1.4翼型和机翼形状及参数 1.4.1机翼翼型
翼型：机翼的流向剖面形状
国际飞行学院
3
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数： Ø 后缘——翼型上下表面在后部的交点称后缘。 Ø 前缘——以后缘为圆心画圆弧和翼型头部相切，切点就是前缘。 Ø 翼弦——前、后缘的连线称为翼弦，其长度叫弦长，用c或b表示。 Ø 中线——翼型各内切圆圆心的连线叫中线或中弧线。
FLIGHT PATH RELATIVE WIND Angle of Attack
Chord Line
相对气流方向就是飞机速度的反方向
国际飞行学院 7
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数 迎角 相对气流方向是判断迎角大小的依据
水平飞行、上升、下降时的迎角
平飞 下降
上升
国际飞行学院
国际飞行学院
46
23
2013-10-27
1.6 升力 1.6.1 升力的产生原理 1.6.2 翼型的压力分布 1.6.3 机翼的压力分布 1.6.4 低速、亚音速时的升力特性
国际飞行学院
47
升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力 影响，使其自由翱翔。
升力
Lift
拉力
阻力
Pull
X百度文库 T
α θ
V
X
γ
国际飞行学院
14
7
2013-10-27
y L D O P xt α v θ x
γ
mg
国际飞行学院
15
16
A
C P B P P
ANGLE OF ATTACK FLIGHT PATH and RELATIVE AIRFLOW
PITCH ANGLE
Same pitch angle, but differing angles of attack
45
第一章 亚音速空气动力学 • 1.1 物理基础 • 1.2飞行大气环境与标准大气 • 1.3空气流动的描述与基本定理 • 1.4 翼型和机翼形状及参数 • 1.5 气动力的合力、力矩及其系数 • 1.6 升力 • 1.7 阻力 • 1.8 升阻比及极曲线 • 1.9 增升装置 • 1.10 失速 • 1.11 特殊情况
8
4
2013-10-27
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数 迎角 平飞中，可以通 过机头高低判断 迎角大小。而其 他飞行状态中， 则不可以采用这 种判断方式。
国际飞行学院
9
1.4.1 翼型和机翼形状及参数 1.4.1 机翼翼型 1翼型参数 迎角
负的迎 角
相对气流方向是判断迎角大 小的依据
2013-10-27
第一章 亚音速空气动力学 • 1.1 物理基础 • 1.2飞行大气环境与标准大气 • 1.3空气流动的描述与基本定理 • 1.4 翼型和机翼形状及参数 • 1.5 气动力的合力、力矩及其系数 • 1.6 升力 • 1.7 阻力 • 1.8 升阻比及极曲线 • 1.9 增升装置 • 1.10 失速 • 1.11 特殊情况