航空航天飞行器基本飞行原理
飞行原理与应用课件
飞行原理与应用课件一、引言飞行是人类一直追求的梦想，也是现代科技的杰作。
本课件将介绍飞行的原理和应用，带领读者了解飞行器的工作原理以及它们在航空航天领域中的广泛应用。
二、基本原理飞行器的基本原理是通过利用气流的力学特性以及对流体的控制来实现飞行。
以下是一些重要的基本原理。
2.1 升力和重力在飞行过程中，重力是向下的力，而升力是向上的力。
根据伯努利原理和牛顿第三定律，当气流通过飞行器的翼面时，翼面的上表面速度较快，而下表面速度较慢。
由此产生的气压差会产生一个向上的升力，使飞行器能够克服重力而保持在空中。
2.2 动力和阻力为了在空中飞行，飞行器需要动力，通常是由发动机提供的推力。
飞行器在飞行过程中会遇到空气的阻力，这个阻力会减慢飞行器的速度。
为了克服阻力，飞行器需要足够的动力。
2.3 舵面控制飞行器的舵面，如方向舵、副翼和升降舵，用于调整和控制飞行器的姿态和飞行方向。
通过操纵这些舵面，飞行员可以控制飞行器的转向、升降和侧倾等动作。
三、飞行器类型和应用飞行器可以分为几个主要类型，每种类型都有不同的应用。
3.1 固定翼飞行器固定翼飞行器是最常见的飞行器类型，如民用飞机和军用战斗机。
固定翼飞行器通过翼面的升力产生推力，以及发动机提供的动力，来保持在空中飞行。
固定翼飞行器广泛用于运输、军事及其他领域。
3.2 直升机直升机通过旋翼的旋转产生升力，使其能够垂直起降，并在空中悬停和飞行。
直升机具有垂直起降和悬停能力，因此在搜救、运输和军事任务中有广泛应用。
3.3 无人机无人机是没有人驾驶的飞行器，通过遥控或自主系统进行控制。
无人机的应用范围非常广泛，包括航空摄影、农业、地质勘探和科学研究等。
3.4 空间飞行器空间飞行器用于太空探索和卫星发射等任务。
它们具有超远距离和高速飞行的能力，为人类探索宇宙提供了重要的工具。
四、飞行原理的应用举例飞行原理在许多现实应用中发挥着重要作用。
以下是一些应用举例。
4.1 航空旅行民用飞机通过飞行原理在大气中飞行，使人们能够快速、安全地到达目的地。
飞行器的工作原理
飞行器的工作原理飞行器以其独特的工作原理和设计，开启了人类的航空事业。
本文将详细介绍飞行器的工作原理，涵盖了重力、气动力、推进力以及控制力等关键要素。
一、引言飞行器是指能够在大气层内自由飞行的装置，包括了飞机、直升机、无人机等。
它们在我们的生活中扮演着重要的角色，提供了高速、高效、便捷的交通方式。
要理解飞行器的工作原理，我们需要了解几个基本概念和原理。
二、重力与升力重力是指地球对物体的吸引力，它是使飞行器垂直下落的力。
然而，飞行器能够克服重力并在空中飞行，这是因为它们产生了与重力相等而方向相反的力，即升力。
升力是通过机翼的形状和空气动力学原理产生的。
当飞行器的机翼在空气中运动时，它会产生一个向上的压力差，从而使飞行器受到一个向上的力。
三、气动力学原理气动力学是研究空气在物体表面上产生的力和运动的学科。
当飞行器在空中飞行时，空气会与其表面产生相互作用，产生升力和阻力。
升力已在上一节中介绍，而阻力是指空气对飞行器行进方向上的阻碍力。
飞行器需要克服阻力以保持在空中的稳定飞行。
四、推进力推进力是飞行器在空中前进的动力。
常见的飞行器使用的推进方法有以下几种：1.喷气发动机：喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后将其喷出以产生反作用力，推动飞行器向前飞行。
这种推进力十分强大，适用于大型飞机。
2.螺旋桨：螺旋桨通过旋转产生气流，推动飞行器向前运动。
它通常用于直升机和小型飞机，效率较高。
3.火箭推进器：火箭推进器是通过燃烧推进剂的高能燃料产生巨大的推力，将飞行器推入太空。
五、平衡与控制在飞行过程中，飞行器需要保持平衡和控制。
平衡是指飞行器保持稳定飞行的能力，而控制则是指调整飞行器的姿态和方向。
为了实现平衡和控制，飞行器通常配备了控制面（如副翼、升降舵、方向舵）和稳定系统（如陀螺仪和自动驾驶系统）。
六、结论飞行器的工作原理是一个综合性的系统工程，涉及了物理学、机械学、气动学等多个学科。
通过合理的设计和精确的控制，飞行器能够稳定、安全地飞行在空中。
航空航天概论第2章 飞行器飞行原理
2.2.1空气流动基本规律
2、连续性定理
• 当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的变截 面管道时，在管道粗的地方流速比较慢，在管道细 的地方流速比较快。这是由于管道中任一部分的流 体不能中断也不能堆积，因此在同一时间，流进任 一截面的流体质量和从另一截面的流出的流体质量 应该相等。这就是质量守恒定律。
2.1.2 大气的物理特性与标准大气
2、标准大气 • 前面所述的大气物理性质是随着所在地理位置、 季节和高度而变化的，这样就使得航空器上产生 的空气动力也发生变化，从而使飞行性能发生变 化。为了在进行航空器设计、试验和分析时所用 大气物理参数不因地而异，必须建立一个统一的 标准，即所谓的标准大气。 • 国际标准大气的规定：（1）大气被看成完全气体， 即服从状态方程。（2）以海平面的高度为零。在 海平面上，大气的标准状态为：气温t=15℃；压 强p=1 atm；密度ρ=1.2250kg/m3；声速 c=314m/s。具体的数据可以查《国际标准大气简 表》。
线与翼弦的交点叫压力中心。
3、作用在飞机上的空气动力
机翼表面的压力分布
• 机翼表面上各个点的压力大小，可以用箭头长短来表示如图。箭头方向朝外，表示比
大气压力低的吸力或叫负压力；箭头指向机翼表面，表示比大气压力高的正压力，简
称压力。
把各个箭头的外端 用平滑的曲线连接
起来，这就是用向
量表的机翼压力 分布图。图上吸力
2、翼形几何外型的参数
翼型：用平行于对称平面的切平面切割机翼所得的剖面，称为翼剖面，简称翼型。 中弧线：翼型厚度中点的连线 弯度分布：有厚度的非对称翼，构造非对称翼型的“骨架”，称为中弧线的弯板，
它的高度yf的分布（即中弧线方程）称为弯度分布。 相对厚度：翼型最大厚度（ Tmax ）与翼型弦长（c）的比值Tmax /c
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。
航天飞行器的飞行原理
航天飞行器的飞行原理
航天飞行器的飞行原理是通过利用牛顿第三定律——作用与反作用，以及万有引力定律以实现飞行。
首先，航天飞行器利用火箭发动机产生巨大的推力。
火箭发动机通过喷射高速喷射物，如燃料和氧化剂的燃烧产生的高温高压气体，来产生推力。
根据牛顿第三定律，喷射的高速气体将推动火箭反方向产生的反作用力，从而推动整个航天飞行器向前飞行。
其次，航天飞行器借助地球的引力来进行轨道飞行。
根据万有引力定律，物体之间存在着万有引力，地球对航天飞行器施加的引力使其保持在围绕地球的轨道上。
为了保持轨道飞行，航天飞行器必须具有适当的速度和方向。
当航天飞行器的速度达到一定值时，它将进入地球上的轨道，并继续围绕地球飞行。
另外，航天飞行器可以利用姿态控制系统来实现航向和飞行姿势的调整。
姿态控制系统可以通过推力矢量控制或姿态调整推进器等方式，改变航天飞行器的速度和方向，从而使其能够精确进入轨道并进行飞行任务。
总之，航天飞行器的飞行原理是基于牛顿第三定律和万有引力定律的，通过产生推力和借助引力，以及利用姿态控制系统来实现飞行。
这些原理的运用使得航天飞行器能够在太空中安全地进行各种任务。
航天飞行器及原理
航天飞行器及原理
航天飞行器是一种用于在太空中进行人类飞行的载人飞行器，它的原理是基于牛顿的第三定律，即作用与反作用定律。
航天飞行器的主要部分包括发射器、推进系统、机身和控制系统等。
发射器是用于将航天飞行器送入太空的设备，它通常是一个巨大的发射塔，可以提供足够的推力和速度，使飞行器能够逃离地球的引力场。
推进系统则提供了飞行器在太空中进行姿态调整、位置调整和加速的能力。
它由发动机、燃料储存设备和推进剂组成，通过燃烧燃料产生巨大的推力，并通过喷射推进剂的气体来产生反作用力，从而推动飞行器向前飞行。
机身是航天飞行器的主要承载结构，它需要具备足够的强度和刚性，以承受发射过程中的巨大压力和震动，同时还需具备良好的气动特性，以减小飞行阻力和提高飞行的稳定性。
控制系统则是用于控制飞行器的姿态和运动的设备，它可以通过控制推进系统的喷射方向和推力大小，使飞行器实现各种姿态调整和轨道控制。
在飞行器进入太空后，它将进入轨道并继续进行各种科学实验、空间站建设、卫星发射等任务。
在任务完成后，飞行器需要再次进入大气层并通过减速和降落系统实现安全返回。
这一过程需要精确的监测和控制，以确保飞行器能够准确地返回并着陆。
总之，航天飞行器通过利用作用与反作用定律和控制系统的精确操作，能够实现在太空中的人类飞行和各种科学任务。
飞行器的知识点
飞行器的知识点飞行器是一种能够在大气层中飞行的载人或无人机械装置。
随着人类科技的发展，飞行器已经成为现代社会中不可或缺的交通工具和军事装备。
本文将介绍一些关于飞行器的知识点，包括基本原理、分类、关键技术等。
一、基本原理飞行器的运行基于牛顿第三定律——作用力与反作用力相等且方向相反。
当一架飞行器在空气中产生向下的推力时，空气会在飞行器上产生向上的反作用力，从而使其获得升力并保持在空中。
二、分类1. 飞机飞机是最常见的飞行器类型之一，分为固定翼飞机和旋翼飞机两种。
固定翼飞机包括喷气式客机、螺旋桨飞机等，其飞行原理基于空气动力学和机械运动学。
旋翼飞机，则通过旋翼的旋转产生升力和推力。
2. 直升机直升机是一种通过旋转翅膀产生升力和推力的飞行器。
它具有垂直起降和悬停能力，适用于各种复杂环境，如山区、城市等。
直升机的关键部件包括主旋翼、尾旋翼和发动机。
3. 其他飞行器除了飞机和直升机之外，还有一些其他类型的飞行器：- 热气球：利用加热气体产生浮力的飞行装置。
- 垂直起降飞机：如VTOL、STOL等，可以在狭小的空间内垂直起降。
- 无人机：无人驾驶的飞行器，广泛应用于军事侦察、航拍、物流等领域。
三、关键技术1. 航空材料飞行器需要具备良好的强度、轻量化和耐腐蚀性能。
常用的航空材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。
2. 动力系统飞行器动力系统的选择直接关系到其性能和效率。
目前常用的动力系统包括喷气发动机、螺旋桨发动机、电动发动机等。
3. 飞行控制飞行控制系统负责掌控飞行器的姿态、方向和稳定性。
自动驾驶技术的发展使得飞行器能够实现更加精确和稳定的飞行。
4. 导航与通信导航系统用于确定飞行器的位置、速度和方向。
通信系统则实现飞行器与地面控制站或其他飞行器之间的信息交流。
5. 安全与维护飞行器安全与维护是保障飞行安全和延长飞行器寿命的关键环节。
包括飞行器结构健康监测、燃油管理、故障预测等方面。
四、未来发展趋势1. 绿色环保随着全球环保意识的增强，未来飞行器的设计将趋向于更加绿色环保。
第二章 航空飞行器基本飞行原理 第一节 飞行环境概述
——低速流动， ——亚音速流动， ——跨音速流动， ——超音速流动； ——高超音速流动。
流场
流体所占据的空间称为流场。 大气层就是一个很大的流场。
流体的流动参数（或运动参数）：
用以表征流体特性的物理量如速度、温度、压强、密度等。
定常流动与非定常流动
流场中任一点的任一个流动参数（如速度、压强、密度等）随时间而变化的流动 称为非定常流动。 流场中任一固定点的所有流动参数都不随时间而变化的流动称为定常流动。 有些非定常流动可以通过适当选择参考坐标系而变为定常流动， 因而不能看成是 真正的非定常流动。以飞机在静止空气中等速平飞的情况为例，在固连于地面的参考 坐标系中，空气的流动是非定常流动；在固连于飞机的参考坐标系中，空气的流动是 定常的。只有在飞机速度随时间而变化的情况下，对飞机的绕流才是真正的非定常流 动。 严格来讲，定常运动是不存在的。如果运动参数随时间变化十分缓慢，则至少在 一段时间内可近似认为运动参数不变--“准定常运动” 。
椭球体；自转；公转。 垂直方向上特性变化显著
以大气中温度随高度的分布为主要依据分层： 1. 对流层 空气的对流运动很明显， 全部大气约 3/4 质量，几乎全部的水汽， 天气变化最复杂，对飞行影响最重要。 各种天气现象几乎都出现在这一层中，如雷暴、浓雾、低云幕、雨、雪、大气湍 流、风切变等。 2. 平流层 气流比较平稳，垂直运动远比对流层弱，能见度较佳 平流层的下部——同温层 3. 中间层 从平流层顶（大约 50～55km）伸展到 80km 高度。 特点：气温随高度增加而下降，空气有相当强烈的垂直运动。 在这一层的顶部气温可低至 160～190K。 4. 热层 从中间层顶伸展到约 800km 高度。 空气密度很小，声波也难以传播。 气温随高度增加而上升。 另一个重要特征是空气处于高度电离状态。
航空航天行业中的飞行器设计原理
航空航天行业中的飞行器设计原理引言：航空航天工业的快速发展引领了人类的进步，而飞行器设计是航空航天行业中最核心的领域之一。
飞行器设计原理是指飞行器的运行、性能和安全等方面的基本原理和技术要求。
本文将从飞行器的气动学、机械设计、结构设计和控制系统设计等方面解析飞行器设计的基本原理。
一、气动学原理1. 压力分布飞行器在空中运动时受到气流的影响，气体分子对飞行器表面施加了作用力，并在整个飞行器上产生了压力。
飞行器设计的第一个原则是保证良好的气动性能，其中压力分布是至关重要的。
通过精确计算和模拟气流在飞行器表面施加的压力，可以优化飞行器的设计，减小阻力和提高飞行性能。
2. 升力和阻力飞行器在空气中受到的升力和阻力是飞行过程中至关重要的因素。
升力是垂直向上的力，使得飞行器能够克服重力，并保持在空中飞行。
阻力是垂直向前的力，会消耗飞行器的能量。
飞行器设计中需要平衡升力和阻力，以确保飞行稳定且高效。
3. 气动外形设计气动外形设计是指根据飞行器对气动效应的需求，合理设计出飞行器的外形和尺寸。
在飞行器设计中，要根据飞行器的用途和性能要求，综合考虑外形的流线性、翼型的选择以及机翼的布局等因素。
合理的气动外形设计可以降低空气阻力，提高飞行效率。
二、机械设计原理1. 强度和刚度飞行器在飞行过程中需要承受各种外界力和载荷，因此对于机械设计来说，强度和刚度是两个非常重要的指标。
强度是指材料能够承受的外部力或载荷的能力，而刚度是指材料在受到外力作用时的形变能力。
在飞行器设计中，需要选择合适的材料和结构设计，以确保飞行器具有足够的强度和刚度。
2. 重量和平衡在飞行器设计中，重量和平衡也是需要考虑的重要因素。
飞行器的过重或不平衡会导致飞行过程中的不稳定或性能下降。
因此，在设计飞行器时，需要综合考虑结构的强度和材料的重量，以及各部分的平衡性，以确保飞行器的稳定性和安全性。
3. 空间和布局飞行器的空间布局是指飞行器内部结构和组件的布置。
航空飞行器飞行动力学
航空飞行器飞行动力学航空飞行器飞行动力学是研究飞行器在空气中运动的力学原理和规律的学科。
它涉及到飞行器的姿态稳定、操纵性能、飞行性能以及空气动力学等方面的内容。
本文将从航空飞行器的基本原理、力学模型、飞行动力学方程和相关应用等方面进行介绍。
一、航空飞行器的基本原理航空飞行器的基本原理是以牛顿运动定律为基础的。
根据牛顿第一定律，飞行器如果没有外力作用，将保持静止或匀速直线运动。
而根据牛顿第二定律，飞行器所受的合力等于质量乘以加速度，即F=ma。
根据牛顿第三定律，任何作用力都会有相等大小、方向相反的反作用力。
二、航空飞行器的力学模型航空飞行器的力学模型可以分为刚体模型和弹性模型。
刚体模型假设飞行器是一个刚体，不考虑其变形和挠曲；弹性模型考虑飞行器的变形和挠曲，可以更准确地描述飞行器的运动。
三、飞行动力学方程飞行动力学方程是描述飞行器运动的重要工具。
常用的飞行动力学方程包括牛顿定律、欧拉角运动方程、质心动力学方程等。
牛顿定律可以描述飞行器的平动运动，欧拉角运动方程可以描述飞行器的转动运动，质心动力学方程可以描述飞行器的整体运动。
四、航空飞行器的飞行性能航空飞行器的飞行性能包括速度性能、高度性能、加速性能等。
其中速度性能是指飞行器的最大速度、巡航速度和爬升速度等；高度性能是指飞行器的最大飞行高度、最大升限和最大下降高度等；加速性能是指飞行器的爬升率、加速度和制动性能等。
五、航空飞行器的操纵性能航空飞行器的操纵性能是指飞行器在各种操作条件下的控制性能。
它包括飞行器的稳定性、操纵性和敏感性等。
稳定性是指飞行器在受到扰动后能够自动恢复到平衡状态的能力；操纵性是指飞行器在操纵杆或操纵面的控制下实现各种机动动作的能力；敏感性是指飞行器对操纵输入的敏感程度。
六、航空飞行器的空气动力学航空飞行器的空气动力学是研究飞行器在空气中运动的力学学科。
它涉及到飞行器的升力、阻力、侧向力和滚转力等。
升力是飞行器在垂直方向上的支持力，阻力是飞行器在运动过程中受到的阻碍力，侧向力是飞行器在横向方向上的支持力，滚转力是飞行器的转动力。
航空航天工程师的飞行器设计和飞行原理
航空航天工程师的飞行器设计和飞行原理航空航天工程师是一项挑战性极高的职业，他们负责设计、开发、测试和改进各种类型的飞行器。
这些飞行器包括飞机、火箭、导弹、卫星等。
为了成为一名优秀的航空航天工程师，他们需要具备扎实的飞行原理知识和出色的设计能力。
一、飞行原理1. 升力和重力飞行器能够在空中停留或者飞行的关键是升力和重力的平衡。
升力是指垂直向上的力，由飞行器表面的机翼产生。
而重力则是垂直向下的力，就是地球对飞行器的吸引力。
通过调整机翼的形状和角度，可以控制升力的大小，从而实现飞行器的稳定飞行。
2. 推力和阻力推力是指飞行器前进的力，可以是飞机的引擎喷出的气流，也可以是火箭发动机产生的推力。
阻力则是飞行器运动过程中所受到的阻碍力，包括空气阻力和摩擦阻力。
为了实现高效的飞行，航空航天工程师需要优化飞行器的推力以及降低阻力。
3. 控制和稳定飞行器的控制和稳定是飞行过程中不可或缺的两个方面。
控制包括飞行器的姿态控制、定向控制和高度控制，通过改变飞行器的翼面、舵面或者喷口的相对位置和角度，来实现飞行器的控制。
稳定则是指飞行器在各种外力干扰下保持平衡和稳定的能力，包括空气动力学稳定和结构稳定等。
二、飞行器设计1. 结构设计飞行器的结构设计是航空航天工程师必备的技术之一。
结构设计需要考虑飞行器的载荷、材料、强度、刚度等因素。
不同类型的飞行器，比如飞机和火箭，有着不同的结构设计要求。
航空航天工程师需要根据飞行器的用途和性能要求，设计出合理的结构，以保证飞行器的安全和可靠性。
2. 动力系统设计动力系统是飞行器的“心脏”，为飞行器提供推力和能量。
航空航天工程师需要设计和优化动力系统，以满足飞行器的推力需求和能量供应。
不同类型的飞行器使用不同的动力系统，比如喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、火箭发动机等。
3. 控制系统设计控制系统设计是为了实现飞行器的操纵和控制。
航空航天工程师需要设计和测试飞行器的控制系统，确保飞行器响应灵敏、稳定性好。
航空航天概论飞行器飞行原理
航空航天概论飞行器飞行原理飞行器飞行原理是航空航天学科中最基础和核心的知识之一，对于掌握和理解飞行器的飞行原理非常重要。
飞行器的飞行原理涉及到多个学科领域，包括力学、流体力学、热力学等等。
下面将从气动力、动力学和航空航天发展历史三个方面来进行介绍。
首先，气动力是影响飞行器飞行的最主要因素之一、气动力学研究飞行器在空气中受到的各种力，如升力、阻力、侧向力和推力等。
其中最重要的是升力和阻力。
升力是指飞行器受到的垂直向上的力，使得飞行器能够克服重力，保持在空中飞行。
阻力是指飞行器受到的阻碍其运动的力，主要是空气的阻力。
飞行器在飞行过程中，必须通过引擎提供的推力来克服阻力，以维持速度和提供动力。
其次，动力学是飞行器飞行原理的另一个重要方面。
动力学研究飞行器在不同状态下的运动规律，包括姿态、滚转、俯仰和偏航等。
飞行器的姿态控制是保持和调整飞行器在飞行过程中的稳定姿态。
滚转是飞行器绕纵轴的旋转运动，俯仰是飞行器绕横轴的旋转运动，偏航是飞行器绕垂直轴的旋转运动。
动力学研究有助于优化飞行器的设计和控制，提高飞行器的稳定性和操纵性。
最后，航空航天发展历史是理解飞行器飞行原理的重要基础。
人类的航空航天梦想从古代开始，并在不同历史时期取得了重大突破。
著名的莱特兄弟是第一位成功实现人类驾驶飞机飞行的人，他们的飞行器采用了传统的固定翼设计，并利用了翼面产生的升力来实现飞行。
随后，航空航天技术得到了快速发展，并出现了各种类型的飞行器，如直升机、喷气式飞机和火箭等。
在航空航天发展历史上，人们逐渐深入探索飞行器飞行原理，通过不断的实验和研究，揭示了飞行器的飞行机理。
综上所述，飞行器飞行原理是航空航天学科中最核心的知识之一、它涉及到气动力学、动力学和航空航天发展历史等多个学科领域。
了解和掌握飞行器的飞行原理，对于优化设计和控制飞行器，提高飞行器的性能和安全性具有重要意义。
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。
飞行器原理与设计
飞行器原理与设计飞行器是一种能够在大气层中自由飞行的机械装置，广泛应用于航空工程、航天科技以及民用领域。
本文将探讨飞行器的基本原理和设计要点。
一、飞行器的基本原理飞行器的飞行原理主要涉及动力、升力、阻力和重力四个力的平衡。
动力提供推力，升力支持机身以克服重力，阻力则是抑制飞行速度，使其保持在一个合适的范围内。
1. 动力动力是飞行器运动的源泉，其种类主要分为喷气动力和发动机动力。
喷气动力是通过喷气式发动机排放的高速气流产生动力推进。
而发动机动力则是通过内燃机或电动机驱动螺旋桨或风扇产生推力。
2. 升力升力是保持飞行器在空中飞行的关键力量。
通过机翼形状和倾斜角度，飞行器在飞行时会产生升力，使其能够克服重力。
机翼的上表面凸起，下表面凹陷，并且两者之间呈现出一定的空气动态，使得飞行器可以产生升力向上飞行。
3. 阻力阻力是飞行器运动过程中的一种阻碍力量，它由空气对飞行器运动过程中所产生的阻碍力造成。
阻力的大小受到空气密度、飞行器速度等因素的影响。
减小阻力可以提高飞行器的飞行效率。
4. 重力重力是指地球对物体的吸引力，它是飞行器在空中保持平衡的主要力量。
通过升力的产生，飞行器能够克服重力，使得飞行器能够在空中飞行。
二、飞行器的设计要点飞行器的设计要点主要包括气动外形、结构强度、飞行控制系统和载荷布置。
1. 气动外形气动外形是指飞行器在飞行过程中受到空气流动的影响，需要根据流体力学原理进行合理设计。
合适的气动外形可以减小阻力，提高升力。
2. 结构强度结构强度是指飞行器在运行过程中所受到的各种外部和内部力量的抵抗能力。
合理的结构设计可以保证飞行器在飞行中不会出现结构失效和碎裂等安全问题。
3. 飞行控制系统飞行控制系统是指用于控制飞行器飞行的各种传感器和执行器。
它可以通过对飞行器的姿态、舵面位置等参数进行控制，实现飞行器的平稳操控和精确导航。
4. 载荷布置载荷布置是指飞行器上各种设备、仪器以及货物等重要载荷的合理布置。
航空航天技术工作原理
航空航天技术工作原理航空航天技术的发展使得人类能够实现梦寐以求的空中探索和掌握飞行的能力。
在现代航空航天工程中，各种关键原理和技术被广泛应用。
本文将探讨一些航空航天技术的工作原理。
一、飞行器的升力原理飞行器的升力原理是航空航天技术中最基本的原理之一。
根据伯努利定律，当气流通过翼型时，速度较快的气流会在翼型上方产生低气压，而速度较慢的气流会在翼型下方产生高气压。
这种气压差使得翼型受到向上的升力作用，从而使飞行器能够在空中飞行。
二、推进原理推进原理是航空航天工程中用于驱动飞行器运动的基本原理。
飞行器通过排出高速喷流并受到反作用力的推动，实现向前推进。
常见的推进方式包括涡轮喷气发动机、火箭发动机以及螺旋桨等。
这些推进系统通过燃烧燃料产生高速气流，从而产生推力。
三、航空航天材料的工作原理航空航天技术中使用的材料需要具备轻量化、高强度、高温耐受、抗腐蚀等特点。
例如，航空航天中使用的航空铝合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，这使得飞行器能够在恶劣的环境中飞行。
另外，碳纤维复合材料在航空航天工程中也得到广泛应用，因为它们具有轻质、高强度和刚度的特点。
四、导航与控制原理在航空航天技术中，导航与控制系统起着至关重要的作用。
导航系统如全球定位系统（GPS）可以精确测量飞行器的位置和速度。
而自动驾驶系统则可以根据导航系统的数据来实现航向和飞行姿态的控制。
这些导航与控制系统的原理和算法是航空航天技术中的核心内容。
五、空气动力学原理空气动力学是研究飞行器在空气中运动的学科。
空气动力学原理的研究对于设计和改进飞行器的外形、气动性能和稳定性至关重要。
通过对气动力学原理的应用，工程师可以优化机翼形状，改善飞行器的操纵性和稳定性，提高性能和安全性。
六、航空航天技术与空间探索除了航空方面的技术，航空航天技术还广泛应用在空间探索领域。
例如，火箭技术的推进原理被用于将人造卫星送入地球轨道或深空中。
太空探测器则利用航空航天技术实现了对外层空间的探索，收集宇宙的信息。
飞行器飞行原理
飞行器飞行原理飞行器的飞行原理是通过运用空气动力学和机械工程的知识，利用动力系统产生推力，通过机翼产生升力，从而使飞行器在大气层中飞行。
飞行器的飞行原理可以分为动力系统、升力产生和飞行控制三个方面来进行解释。
首先，动力系统是飞行器飞行的基础。
动力系统可以分为喷气式动力系统和螺旋桨动力系统两种。
喷气式动力系统是通过燃料燃烧产生高温高压气体，然后将这些气体喷出，产生推力，从而推动飞行器前进。
而螺旋桨动力系统则是通过发动机带动螺旋桨旋转，产生推进力，推动飞行器前进。
动力系统的作用是使飞行器能够克服阻力，保持飞行速度，从而实现飞行。
其次，升力产生是飞行器飞行的关键。
升力是由机翼产生的，机翼的形状和气流的流动状态是产生升力的关键因素。
当飞行器在飞行时，机翼的上表面和下表面之间会形成气压差，这个气压差会产生升力，从而使飞行器能够克服重力，实现飞行。
同时，飞行器的速度和机翼的倾斜角也会影响升力的大小，通过控制飞行器的速度和机翼的倾斜角，可以调整飞行器的升力大小，从而实现飞行高度和飞行速度的控制。
最后，飞行控制是飞行器飞行的保障。
飞行控制系统包括飞行器的操纵系统、自动驾驶系统和飞行仪表系统。
飞行器的操纵系统由操纵杆、踏板和液压系统组成，通过操纵杆和踏板来控制飞行器的姿态和飞行方向。
自动驾驶系统可以通过预设的飞行计划和航线来控制飞行器的飞行，实现自动驾驶和导航。
飞行仪表系统包括高度表、空速表、指南针等仪表，用来监测飞行器的飞行状态，提供飞行数据和指导飞行员进行飞行。
总的来说，飞行器的飞行原理是通过动力系统产生推力，机翼产生升力，飞行控制系统控制飞行方向和姿态，从而实现在大气层中的飞行。
飞行器的飞行原理是多个方面的综合作用，需要飞行器的设计和制造人员以及飞行员的协同配合，才能够实现飞行任务的顺利完成。
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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
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。但飞行器所处的飞行环境为高空大 气层和外层空间，空气分子间的平均自由行程很大，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甚至更大，在此情况下，大气就不 能看成是连续介质了。
• 相对速度的影响 相对速度越大，机翼产生的升力就越大。
• 空气密度的影响 空气密度越大，升力也就越大，反之当空气稀薄时，
升力就变小了。 • 机翼剖面形状和翼迎角的影响
机翼上产生升力的大小与机翼剖面形状有很大关系。 在一定迎角范围内，随着迎角的增大，升力也会随之增大。 当迎角超出此范围而继续增大时，则会产生失速现象。
粘性与摩擦阻力
大气流过物体时产生的摩擦阻力是与大气的粘性有关系的。因此飞机 飞行时所产生的摩擦阻力与大气的粘性也有很大关系。
理想流体
通常把不考虑粘性的流体（即流体内摩擦系数趋于零的流体）称为理 想流体或无粘流体。
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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
声速：
声速是指声波在物体中传播的速度，声波是一个振动的声源在介质中 传播时产生的疏密波。
飞机几何外形和参数
圆头尖尾
尖头尖尾
对称翼型 非对称翼型
菱形翼型 平板翼型 弯板翼型
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2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力
飞机几何外形和参数
• 翼展b：机翼左右翼梢之间的最大横向距离 。 • 翼弦：翼型前缘点和后缘点之间的连线 。(c0翼根弦长，c1翼
梢弦长)
• 前间缘的后夹掠角角。：0 机翼前缘线与垂直于翼根对称平面的直线之
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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。
波音747-200型
32
2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上 2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力 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 。
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2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力
翼弦和迎角
翼型最前端的点叫“前缘”，最后端的点叫“后缘”。前缘 和后缘之间的连线叫翼弦。翼弦与相对气流速度之间的夹角 叫迎角。
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2.2 流动流体的基本规律
高速气流的流动特点
超音速气流在变截面管道中的流动情况，与低速 气流相反，收缩管道将使超音速气流减速、增压； 而扩张形管道将使超音速气流增速、减压。
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第2章航2空.航3天飞行飞器基本机飞行原的理 几何外形和作用在飞机上 的空气动力
波音747-200型
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第2章航2空.航3天飞行飞器基本机飞行原的理 几何外形和作用在飞机上 的空气动力
23
2.2 流动流体的基本规律
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。
qm VA
Δt
S1
v
1
S2
v
它表述了流体的流 速与流管截面积之 间的关系。流量一 定，也就是说在截 面积小的地方流速 大，截面积大的地 方流速小。
1v1S1 2v2S2 2
武汉大学通识课程
航空航天技术概论
武汉大学电子信息学院 光谱成像实验室
吴琼水 qswu@
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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 • 2.2 流动流体的基本规律 • 2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气
动力
2
第2章航空航天飞行器基本飞行原理
2.1 飞行环境概述
升力的产生
机翼表面各点压力的测定
用向量法表示的机翼压强分布布图
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2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力
飞机几何外形和参数
飞机的几何外形主要由机身、机翼和尾翼等主要部 件的外形共 同来组成。
垂直尾翼
方向舵
发动机
升降舵
驾驶舱
襟翼
水平尾翼 副翼
机身
机翼
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2.3 飞机的几何外形和作用在飞机上的空气动力
静压+动压=总压=常数
伯努利定理的应用条件：
(1) 理想流体
(2) 不可压缩流
(3) 定常流动
(4) 在所考虑的范围内，没有能量的交换
(5) 在同一条流线上或同一根流管上
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2.2 流动流体的基本规律
低速流动伯努利定理
由连续性定理和伯努利方程可知，流体在变截面管道中流动 时，凡是截面积小的地方，流速就大，压强就小；凡是截面 积大的地方，流速就小，压强就大。
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2.2 流动流体的基本规律
低速流动伯努利定理
由连续性定理和伯努利方程可知，流体在变截面管道中流动 时，凡是截面积小的地方，流速就大，压强就小；凡是截面 积大的地方，流速就小，压强就大。
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2.2 流动流体的基本规律
低速气流的流动特点
当管道收缩时,气流速度将增加，压力将减小； 当管道扩张时,气流速度将减小，压力将增加。
自然环境：真空、电磁辐射、 高能粒子辐射、微流星体、 行星大气、磁场和引力场等
诱导环境：振动、冲击、感 应磁场、有机材料溢出物污 染等。
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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
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。
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
流线密处，表示流速大，反之则稀。
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。
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。
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2.2 流动流体的基本规律
空气动力
流动的基本概念
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。
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2.2 流动流体的基本规律
相对运动原理
飞机以一定速度作水 平直线飞行时，作用 在飞机上的空气动力 与远前方空气以该速 度流向静止不动的飞 机时所产生的空气动 力效果完全一样。这 就是飞机相对运动原 理。
飞机以每小时300km的速度在静止的空气中飞行，或者气流以每小时300km 的速度从相反的方向流过静止的飞机，两者的相对速度都是每小时300km。 这两种情况，在飞机产生的空气动力完全相等，所以叫做“相对运动原 理”(或可逆性原理)。
升力公式
翼型和迎角对升力的影响可以通过升力系数Cy表现出来。 总结以上因素的影响，升力的公式可写成：
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2.2 流动流体的基本规律
连续性定理
它表述了流体的流 速与流管截面积之 间的关系。流量一 定，也就是说在截 面积小的地方流速 大，截面积大的地 方流速小。
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2.2 流动流体的基本规律
低速流动伯努利定理
由能量守恒定理描述流体流速与压强之间的关系。
在管道中稳定流动的不可压缩理想流体，在管道各处的流 体动压和静压之和应 始终保持不变即：
飞机的升力主要是由机翼和空气的相对运动而产生的。
流线演示视频
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2.2 流动流体的基本规律
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。
声速的大小和传播介质有关。在水中的声速大约为1440米/秒；而在海 平面标准状态下，在空气中的声速仅为341米/秒(1227公里/小时）。
由此可知介质的可压缩性越大，声速越小（如空气）；介质的可压缩 性越小，声速越大（如水）。
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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
马赫：
马赫数Ma的定义为：
பைடு நூலகம்
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。
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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
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。
Ma = v/a
v是飞行速度(或相对气流速度)，a是飞行高度上的当地音速。
飞行器飞行速度越大，Ma 就越大，
飞行器前面的空气就压缩得越厉害。 因此，Ma的大小可作为判断空气受 到压缩程度的指标。