飞行器质心运动方程

内容

绪论

1.1 作用在飞机上的外力

1.3 常用坐标系及其转换

1.4 飞机质心运动方程

小结

本章作业

1.1；1.2；1.3；1.4；

1.5；1.7；1.8；1.9

绪论飞行动力学=飞行性能+飞行品质

研究飞机的飞行性能和飞行轨迹特性时，可将飞机视为一可控的质点来处理。可控：是指飞机的飞行轨迹是可以人

为改变的，而轨迹的改变取决于作用于飞机上的外力的改变。

绪论质点运动：通过偏转操纵机构，使飞机的合力矩为零；研究飞机的飞行轨迹和飞行性能时可以把飞机视为质点运动。力矩平衡作为运动的约束条件。

质点系运动：合力矩不为零。研究飞机飞行品质时将其视为质点系运动。

1.1.1 升阻特性1.1.2 发动机推力

T

J G 从飞行性能的角度，假设操纵面偏转可使力矩平衡，但将其最大平衡能力作为约束。实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。

外力一般不通过质心，它将

引起绕质心转动的力矩L J G

D JG W JJ G T J G 'L J G 1.1作用在飞机上的外力

1.1作用在飞机上的外力

在常规飞行性能问题中，假设飞行无侧滑，视侧力为零升力系数阻力系数侧力系数2L L V SC ρ=2D D V SC ρ=2C

C V S C ρ=

升力和阻力系数主要取决于马赫数、雷诺数、迎角、侧滑角以及飞机的外形

马赫数的物理含义？雷诺数的物理含义？迎角的定义?侧滑角的定义?

9马赫数：指空气的压缩性效应；低速空气流场不相互影响，高速时则前后相互影响。

9雷诺数:指飞机的尺寸效应；即飞机的尺寸大小会影响飞机的气动特性，一般飞机在真实大气中飞行时，其雷诺数在1000万以上。这就是研究飞机气动特性时，要建立大尺寸风洞和进行飞行试验研究的原因。

D

O

1. 升力特性

（1）定义

升力是飞机上的空气动力的合力在飞机纵向对称平面上垂直于飞行速度方向的分力。向上为正。

飞机的最大的升力系数约1.2—1.5；采用增升装置后，飞机的最大的升力系数约2.2—3.0。

1. 升力特性

0)L L L C αδαα−+升力线斜率,与翼型、机翼平面形状、M 数有关,即~M ,λ, χ

零升迎角，取决于机翼有效弯度和M 数,即~M ,f

升力部件有翼－身组合体和平尾。

平面形状参数：

S /l λ=l /b A η= b 0χ0

l

b 0

S

平尾和升降舵的功能？

大λ小χ

L C α↑

民机、特别是长航时的侦察机都是小后掠角大展

弦比机翼布局的原因。

取值大小:采用低速薄翼理论可以求出，二维直机翼为（，即值约为0.05，合理取值范围在若迎角单位为2/57.3π。

零升迎角

升力系数与飞行迎角的关系

C 典型升力系数

操纵限制升力系数？

保持飞机俯仰力矩平衡的限制

C

后移

升降舵（变形）操纵效率下降

如果升力系数（迎角）太大，则升降舵无法实现纵向力矩的平衡

?

最大允许升力系数

max La Ls min{,}

L C C C δ=−Δ

小结

升力产生机理、定义和升力系数的取值范围；

升力线斜率与马赫数、飞机构型的关系及取值范围；

零升迎角与翼型的关系及取值范围在失速迎角和亚声速范围内，升力系数随速度和迎角增大而增大。

小结

飞机构型与升力

系数的关系？

不同飞行速度飞机以不同构型获得好的气动特性。

巡航是设计基准状态；

低速需增升。

2 阻力特性

Di D D C C AC

=++升致阻力因子

零升阻力系数

升致阻力系数

零升阻力系数

升致阻力产生的机理

原因？

1、二元机翼：无下洗流

2、三元机翼:翼梢绕流,产

生二个后缘尾涡

产生诱导下洗流作用于

机翼及其后区域

耗散能量

930吨飞机尾涡长度8000米，下洗速度3米/秒！9诱导阻力是升力产生的必要代价,只能减小,不能消除。故许多民机多采用翼梢小翼。

：随M 21−

极曲线

升力系数和阻力系数的典型数值

最大升力系数：1.2—1.5;起降阶段: 2.0—2.5 ;阻力系数：0.02—0.1;最大阻力系数<0.1

零升阻力系数：0.02—0.04;

阻力系数的计算和测量均非常困难!

max K C 评定飞机升阻特性的重要气动参数

讨论

9最大升阻比状态下,零升阻力系数等于升致阻力系数;

9升阻比大,巡航经济性（航时最长）和机动性好。

亚声速飞机最大升阻比为17-18；跨声速时约达12；超声速时可达6。飞翼布局可达20以上。

9民机采用M数与升阻比的乘积表示巡航效率（航程最长）。

1.1.2 发动机推力

发动机分类？

空气喷气发动机(氧+燃料)

涡轮喷气发动机:歼七、歼八

涡轮风扇发动机：旅客机、F16、J10、

J11

涡轮螺旋桨发动机：运七、运八

火箭发动机(氧化剂+燃料)

单个流道内靠喷管喷出高速燃气产生推力的燃气涡轮发动机。

军用：歼七、八。