第二章 飞机飞行的基本原理ppt课件
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《民航概论》教学课件：第二章 民用航空器
5、飞机
• 指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞 行的重于空气的航空器。 • 飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大， 并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼 提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为 飞机，这两条缺一不可。譬如：一个飞行器它的密度小于空 气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中 滑翔，则被称为滑翔机；飞行器的机翼如果不固定，靠机翼 旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。因此飞机的精确定义 就是：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航 空器。
农业机
初级教练机
高级教练机
第一节 民用航空器的分类和发展
三、民用航空器的使用概况和使用要求
• 使用概况
• 使用要求
•安全性 •快速 •经济性 •舒适程度 •环保要求
第二节 飞行基本原理
一、飞机升力的产生
飞机的种类虽然繁多，但它们的基本原理都是
类似的，它们像鸟一样有一个翅膀，但这个翅膀是
固定不动的，称之为机翼。通过发动机的推力或螺 旋桨的拉力使飞机向前运动，在前进中气流流过机 翼产生升力使飞机升空。
8、扑翼机
• 机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的 航空器。又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力， 还产生向前的推动力。中国春秋时期就有人试图制 造能飞的木鸟。15世纪意大利的达· 芬奇绘制过扑 翼机的草图。1930年，一架意大利的扑翼机模型进 行过试飞。此后出现过多种扑翼机的设计方案，但 由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解 决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
• 飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中， 就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空 气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产 生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气 流动的基本规律。流动的空气就是气流，一种流 体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理 和伯努利定理：
2飞机飞行的基本原理
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。
当大气流过飞行器表面时，压强会发生变化，密度也会 随之发生变化。但是，当气流的速度很低时，压强的变化 量较小，其密度的变化也很小。研究大气低速流动的有关 问题时，可不考虑大气的可压缩性的影响。当大气流动的 速度较高时，就必须考虑大气的可压缩性。由于可压缩性 的影响，使得大气以超音速和低速流过飞行器表面时有很 大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。
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。
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。
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
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。
航空概论2-10 飞机的飞行原理
整理后得：
p
1
+
1 ρ v 2
2 1
+ ρ gh
1
= p
2
+
1 ρ v 2
2 2
+ ρ gh
2
又a1和a2是在流体中任取的，所以上式可 a1和a2是在流体中任取的， 是在流体中任取的 表述为 1
P + 2 ρ v
2
+ ρ
gh
= 常量
上述两式就是伯努利方程。 上述两式就是伯努利方程。 当流体水平流动时，或者高度的影响不显 当流体水平流动时， 著时， 著时，伯努利方程可表达为
飞机的飞行原理
主要内容
★ 气流特性
1.相对运动原理 1.相对运动原理 2.连续性定理 2.连续性定理 3.伯努利定理 3.伯努利定理
第二章飞机的飞行原理
第一节 气流特性 一.相对运动原理 相对运动原理： 相对运动原理：作用在飞机上的空气 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 飞机以速度v∞作水平直线飞行时， v∞作水平直线飞行时 飞机以速度v∞作水平直线飞行时，作 用在飞机上的空气动力大小与远前方空气 以速度v∞ 以速度v∞ 流向静止不动的飞机时所产生 的空气动力应完全相等。 的空气动力应完全相等。
①理想流体是不可压缩的 ②理想流体是没有粘滞性的 理想流体在流动时， ③理想流体在流动时，各层之间没有相互作 用的切向力， 用的切向力，即没有内摩擦 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 2、定常流动 (1)定常流动 (1)定常流动 流体质点经过空间各点的流速虽然可以不 但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 同，但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 这样的流动就叫定常流动。 这样的流动就叫定常流动。 举例：自来水管中的水流， 举例：自来水管中的水流，石油管道中石油的 流动，都可以看作定常流动。 流动，都可以看作定常流动。
p
1
+
1 ρ v 2
2 1
+ ρ gh
1
= p
2
+
1 ρ v 2
2 2
+ ρ gh
2
又a1和a2是在流体中任取的，所以上式可 a1和a2是在流体中任取的， 是在流体中任取的 表述为 1
P + 2 ρ v
2
+ ρ
gh
= 常量
上述两式就是伯努利方程。 上述两式就是伯努利方程。 当流体水平流动时，或者高度的影响不显 当流体水平流动时， 著时， 著时，伯努利方程可表达为
飞机的飞行原理
主要内容
★ 气流特性
1.相对运动原理 1.相对运动原理 2.连续性定理 2.连续性定理 3.伯努利定理 3.伯努利定理
第二章飞机的飞行原理
第一节 气流特性 一.相对运动原理 相对运动原理： 相对运动原理：作用在飞机上的空气 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 飞机以速度v∞作水平直线飞行时， v∞作水平直线飞行时 飞机以速度v∞作水平直线飞行时，作 用在飞机上的空气动力大小与远前方空气 以速度v∞ 以速度v∞ 流向静止不动的飞机时所产生 的空气动力应完全相等。 的空气动力应完全相等。
①理想流体是不可压缩的 ②理想流体是没有粘滞性的 理想流体在流动时， ③理想流体在流动时，各层之间没有相互作 用的切向力， 用的切向力，即没有内摩擦 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 2、定常流动 (1)定常流动 (1)定常流动 流体质点经过空间各点的流速虽然可以不 但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 同，但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 这样的流动就叫定常流动。 这样的流动就叫定常流动。 举例：自来水管中的水流， 举例：自来水管中的水流，石油管道中石油的 流动，都可以看作定常流动。 流动，都可以看作定常流动。
飞行原理 ppt课件
0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
45
3.6 上升与下降 3.6.1 上升
飞机沿倾斜向上的轨迹做等速直线的飞行叫 做上升。上升是飞机取得高度的基本方法。
3.6 上升与下降
ppt课件
1 、 飞机上升的作用力
飞机在空中稳定上升时,受到四个力的作用：
升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。通常把
第二速 度范围
P
第一速 度范围
平飞第一速度范围 是正操纵区
平飞第二速度范围 是反操纵区
39
0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
② 平飞性能变化
平飞最大速度的变化
●vmax随飞行高度的变化
P
高度增加，密度减
小，发动机功率降低，
可用拉力曲线下移； 200
高度增加，保持表速 160
飞行，动压不变，阻
1、 平飞的作用力及所需速度
飞机在空中稳定直线飞行时,受到四个力的作用： 升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。
升力
拉力
阻力
32
重力
●平飞运动方程
L W P D
升力等于重力，高度不变 拉力等于阻力，速度不变
升力
拉力
阻力
33
重力
2、 平飞所需速度
能够产生足够的升力来平衡重力的飞行速度叫平飞所需速度， 以v平飞表示。
0
41
理论升限 A
VI
VMP
Vmax
●vmax随重量的变化
重量增加，同一迎角下只能增速，才能产生更大的升力，速度 大，阻力大。因此，所需拉力曲线上的每一点（对应一迎角）均 向上（阻力大）向右（速度大）移动。因此，重量增加，平飞最
《民航概论》第二章飞机的一般介绍ppt课件
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三、尾翼
尾翼是飞机尾部的水平尾翼和垂直尾翼的统称，它的作 用是用以维持飞机的方向和水平的稳定性和操纵性。尾翼 一般包括水平尾翼和垂直尾翼。
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三、尾翼
水平尾翼： 水平安定面（固定）+升降舵（上下转动） 保持飞机纵向稳定，控制飞机的俯仰运动；全动式平尾 可提高操纵效率 安装在机身上或垂尾上
2、机翼和机身的连接：
下单翼
现代客机一般采用下单翼
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一、机翼
3、安装角 定义：
机翼装在机身上的角度。是机翼与水平线所组成的角 度。 分类： 分上反角（安装角向上）和下反角（安装角向下）两 种。上反角能提高飞机的侧向稳定性，一般用于下单 翼机。下反角一般用于上单翼机。
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4、涡轮轴发动机 涡轮轴发动机是直升机主要使用的动力装置。
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发动机的安装
可用吊架装在机翼下，或者装在机身两侧后部，涡轮螺旋桨发动机只能装 在机身头部。
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一、机翼
1、机翼的外形：平面形状 双翼机
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10
一、机翼
1、机翼均为单翼机
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一、机翼
2、机翼和机身的连接：
机翼的安装形式：上单翼，中单翼，下 单翼。 上单翼：
干扰阻力小；视野好；机身离 地高近，易装货，发动机离地高， 起落架安装困难。 中单翼：
垂直尾翼： 垂直安定面（固定）+方向舵（左右转动） 控制飞机航向，抗偏航干扰 分为单垂尾、双垂尾、多垂尾等多种形式。客机采用单 垂尾的为多。
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三、尾翼
飞机飞行原理-大气 PPT课件
忽略气体分子之间间隔 忽略气体分子之间相互作用力 假设气体分子之间是完全弹性碰撞
p为大气的压强(N/㎡)；
T为绝对温度（K）；
R为气体常数（对空气R=287 J/kg·K）。
对于一定质量的空气：
当密度保持不变时即其体积不变： 温度升高，压强增大； 温度降低，压强降低。
当温度保持不变时： 压强增大，体积缩小，密度增加； 压强降低，体积增大，密度减小。
对流层顶 Tropopause
对流层 Troposphere
大气的特性
气体的状态参数——T、p、ρ
大气温度T （Temperature） 物体的冷热程度用一个数量来表示，就是温度。 空气冷热程度，是空气分子热运动的度量，称为空气的 温度也称气温。 气温实际上是空气分子平均动能大小的反映。当空气获 得热量时，分子运动的平均速度增大，平均动能增加， 气温也就升高；反之，当空气失去热量时，分子运动的 平均速度减小，平均动能减小，气温也就降低。
距离。
地形点或障碍物至平均海平面的垂直距离称为标高（Elevation）
我国使用黄海高程系，青岛有个基准点，表示平均海平面的高度，然后开始测量各地 的高度。
相对高度 机场标高
真实高度 绝对高度
地点标高
海平面
●气压高度
根据实际测量压强，按照ISA中压强与高度的关系确定的高度
例：飞机在实际大气中10000 米高空飞行，外界压强P=301 百帕，求飞机的几何高度、气 压高度？
当压强保持不变时： 温度升高，体积变大，密度减小； 温度降低，体积变小，密度增大。
实际空间内，不同地点，不同时刻，空气状态参数不同， 高度增加，空气压力减小 高度增加，空气密度减小 高度增加，空气温度减小
1.2.2 国际标准大气 （International standard atmosphere）
飞行器飞行原理ppt课件
53
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。
52
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。
60
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
61
2.3 飞机飞行原理
62
2.3 飞机飞行原理
F-14 Tomcat 舰载机
米格-23
B-1 Lancer轰炸机
63
2.3 飞机飞行原理
边条涡
64
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
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。
52
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
62
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-气流特性 PPT课件
流线
流场中假想的一条线； 线上各点切线方向代表着某一时刻这个点的速度方向; 表示流体质点在某一瞬间运动状态。
流场中，流线不会相交，也不会分叉； 但可以同时静止于某一点，称该点为驻点。
V1
V2
轨迹线：同一质点，不同时刻的速度状态
流 线：同一时刻，不同质点的整体速度状态；
不同时刻，流线可能不同；
对于定常流：
注：(a)严格地说，不存在完全不可压缩的流体。 (b)对于气体，相对运动速度比较大时，密度变化显著；相对运动速度比较 小时，密度变化小，可视为不可压缩流体。
黏性（viscosity）
流体是不能承受剪切力的，即使在很小的剪切力作用下， 流体会连续不断的变形，但是不同的流体在相同作用的 剪切力下变形的速度是不同的，也就是不同的流体抵抗 剪切力的能力不同，这种能力称为流体的粘性。
∞是否一定很远？ 不一定 对于高空中飞行的飞机，地面气团是否就是∞？ 不是 ∞气流的参数等于飞行高度的大气参数？ 是
流体（气体）的特性
连续性 压缩性 黏性
连续性：连续介质假设（continuum/continuous medium）
介质：能使物体在其中运动并给物体一定作用力的物质。 连续介质假设：气体在充满一个体积时，不留任何自由空间，其 中没有真空地方，没有分子间的空隙，也没有分子的热运动，而 把气体看作是连续的介质。
n
V
0.99V
对于几十千米高度以下飞行的飞机来说，空气可以认为是 连续介质。
空气分子之间虽然存在间隙，但是相对飞机来说太小。
空气对飞机的作用不会反应单个分子碰撞的效果，体现的 是大量气体分子的整体作用，固可以把空气看成是连续分 布的介质。
分子在做不断的不规则运动，一个气体从一次碰撞到下一次碰撞
概论 2章飞机飞行的基本原理1、2、3
位于前缘， 流速为0，动压全部变成 静压，叫驻点。
3.机翼的迎角
• 迎角：翼弦与相对气流速度之间的夹角。
• 相对气流方向指向机翼下表面，为正迎角； • 相对气流方向指向机翼上表面，为负迎角； • 相对气流方向与翼弦重合，迎角为零。
2.3.3 阻力
2.3.4 影响飞机升力和阻力的因素
该层内空气非常稀薄，质量仅占整个大气质量的 1/3000。
4.电离层
电离层位于中间层以上，上界离地面约800公里，其 特点是，空气密度极小，由于空气直接受到太阳短 波辐射，高度升高，气温迅速上升，并且空气具有 很大的导电性，故称电离层。由于温度较高。又称 暖层。
5.散逸层
散逸层是大气的最外层，它是地球大气的最外层， 在此层内，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引 力很小，因而大气分子不断地向星际空间散逸，故 称散逸层。推算，散逸层离地球表面约2000一3000 公里。
迎角改变对机翼阻力的影响
• • • • • • • • • 低速飞行时包括：摩擦阻力、压差阻力和诱导 阻力。 ������ 迎角增大，摩擦阻力变化不大 ������ 迎角增大，压差阻力增大 ������ 迎角增大，诱导阻力增大，超过临界迎角， 迎角增大，升力降低，诱导阻力减小。 总体上，迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻 力增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。 简单说：迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力 增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。
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 。
2.2.3 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。 Δt S v
qm VA
3.机翼的迎角
• 迎角：翼弦与相对气流速度之间的夹角。
• 相对气流方向指向机翼下表面，为正迎角； • 相对气流方向指向机翼上表面，为负迎角； • 相对气流方向与翼弦重合，迎角为零。
2.3.3 阻力
2.3.4 影响飞机升力和阻力的因素
该层内空气非常稀薄，质量仅占整个大气质量的 1/3000。
4.电离层
电离层位于中间层以上，上界离地面约800公里，其 特点是，空气密度极小，由于空气直接受到太阳短 波辐射，高度升高，气温迅速上升，并且空气具有 很大的导电性，故称电离层。由于温度较高。又称 暖层。
5.散逸层
散逸层是大气的最外层，它是地球大气的最外层， 在此层内，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引 力很小，因而大气分子不断地向星际空间散逸，故 称散逸层。推算，散逸层离地球表面约2000一3000 公里。
迎角改变对机翼阻力的影响
• • • • • • • • • 低速飞行时包括：摩擦阻力、压差阻力和诱导 阻力。 ������ 迎角增大，摩擦阻力变化不大 ������ 迎角增大，压差阻力增大 ������ 迎角增大，诱导阻力增大，超过临界迎角， 迎角增大，升力降低，诱导阻力减小。 总体上，迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻 力增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。 简单说：迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力 增加越多；超过临界迎角，阻力急剧增大。
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 。
2.2.3 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。 Δt S v
qm VA
飞机的飞行原理ppt课件
P = RρT
公式中： R为气体常数，是一个有量刚的常数，
其含义是指在等压的情况下，温度每升高1ºK时，1千
克的气体膨胀所做的功。在海平面上，空气的气体常
数 R＝287．06 (焦尔／千克·ºK)。
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二、空气的物理性质
1、空气的粘性
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空气粘性的物理实质，是空气分子作无规则运 动的结果，当相邻两层空气具有不同流速时，流得 快的那层空气分子的动量大，它作无规则运动而进 入小速度层，通过分子间的掺和碰撞，会增加该层 分子的能量，从而牵动该层空气加速；速度小的那 一层空气分子，会碰入大速度层面，使该层速度减 小。这种相邻两层空气的相互牵扯的特性，就是空 气的粘性。而这种层与层之间的作用力就是空气的 粘性力（也叫空气的内摩擦力），用下列公式表示：
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2）有大量臭氧存在。 3）有水平方向的风，且风速相当大。 4）空气质量很少，只占整个大气的三千分之一。
这层空气不利于飞机飞行，只有探空气球飞行。
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4、电离层（暖层、热层）
电离层位于中间层之上，顶界离地面大约 800公里。
电离层的特点：
1）空气温度随着高度的增加而急剧增加， 气温可以增加到400 ℃以上（最高可达1000 ℃ 以上）。
F ＝ μ ·Δv/ΔY·S
μ为粘性系数， Δv/ΔY为速度梯度，S为接触面积。
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2、空气的压缩性
一定质量的空气，当压力或温度改变时， 引起空气密度变化的性质，叫做空气的压缩性。
影响空气压缩性的主要因素：
1）气流的流动速度（v）。气流的流动速 度越大，空气密度的变化显著增大（或密度减 小的越多），空气易压缩（或空气的压缩性增 大）。
第2章 飞行环境及飞行原理
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
3．超声速飞机的外形特点
(1)超声速飞机的翼型特点 现代超声速飞机的翼型，大都采用相对厚
度小的对称翼型或接近对称的翼型，其最大 厚度位置靠近翼弦中间，且翼型前缘曲率半 径较小，翼剖面外形轮廓变化比较平缓。 (2)超声速飞机的机翼平面形状和布局型式 后掠翼、三角翼、小展弦比记忆、变后掠机 翼、边条机翼、“鸭式”飞机、无尾式布局 等。
2．连续性 连续性假设：把气体看成是连续的介质。
3．粘 性 相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力，
也叫做大气的内摩擦力。
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。
Ma v a
2.1.4 大气的物理性质
5．声 速
声速是指声波在物体中传播的速度。
声速不但和介质有关，而且在同一介质中，也随着 温度的变化而变化。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
1．飞机的气动布局 飞机的气动布局，广义上讲是指飞机主要部件的数量 以及它们之间的相互安排和配置。 按机翼和机身连接的上下位置来分，可分为上单翼、 中单翼和下单翼； 按机翼弦平面有无上反角来分，可分为上反翼、无上 反翼与下反翼三种类型， 按立尾的数量来分，可分为单立尾、双立尾和无立尾 式(无立尾时平尾变成V字形)等。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.飞机的几何外形和参数 机翼的几何外形分为：机翼平面形状和 翼剖面形状 机翼平面形状几何参数：翼展、翼弦、 前缘后掠角等。
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.4.3 超声速飞行的空气动力外形及其特点
2.3.3 飞机阻力的产生及减阻措施
航空航天技术概论第二章飞行环境及飞行原理
（6）无尾式布局
无尾布局通常采用于超音速飞机。例如英 法合作研制了“协和”超音速客机采用的 就是无尾布局。
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.
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2.2.2 质量守恒与连续方程
取横截面1，2，3，假设在流管中流动的流体质量既不会穿越流管流出，也不会有其它流 体质量穿越流面流入，则通过流管各截面的质量流量必须相等。
v1
v2
在单位时间内，流过变截面管道中任意截面处的气体质量都应相等，即 该式称为可压缩流体沿管道流动的连续性方程。
1 v 1 A 1 2 v 2 A 2 3 v 3 A 3 常 数
2.4.3 临界马赫数
根据流体的连续性方程，当气流从A点流过机翼时由于机 翼上表面凸起使流管收缩，气流在这里速度增加；当气流 流到机翼最高点B时，流速增加到最大。当B点马赫数为1时， A点马赫数称为临界马赫数。
2.4.4 超音速飞行的空气动力外形及其特点 1、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。
歼8Ⅱ战斗机
（3）变后掠机翼
变后掠角飞机通过机翼后掠角的变化可以解决高低速性能要求的矛盾。飞机在起飞着陆和低速飞 行时，采用较小后掠角。这时机翼展弦比较大，因而有较高的低速巡航性能和较大的起飞着陆升力。 而在超音速飞行时，采用较大后掠角对于减小超音速飞行的阻力很有利。
（4）边条机翼 解决超音速飞机高速飞行和低速飞行矛盾的
民航基础知识课件第二章
三、民用航空
1、民用航空的定义： 使用各类航空器从事出来军事性质（包括国防、警察和
海关）以外的所有的航空活动称为民用航空。这个定义 明确了民用航空是航空的一部分，同时以“使用”航空 器定了它和航空制造业的界限，用“非军事性质”表明 了它和军事航空的不同。
2、民用航空的分类 分为两部分：商业航空和通用航空 商业航空 :也称为航空运输。是指以航空器进行经营性
尾翼—用来操纵飞机俯仰或偏转，并保证飞机能平稳地 飞行。
机身—机身用来装载人员物质和各种设备。 起落架—用于起飞着陆滑跑和滑行，停放时支撑飞机。 动力装置—用来产生推力或者拉力，使飞机前进。
1、机身—机身的功用
在使用方面，应要求它具有尽可能大的空间，使它的 单位体积利用率最高，以便能装载更多的人和物质， 同时连接必须安全可靠。应有良好的通风加温和隔音 设备；视界必须广调，以利于飞机的起落。
（5）代表国家管理国际民航的交往、谈判，参加国 际组织内的活动，维护国家的利益。
（6）对民航机场进行统一的规划和业务管理。对民 航的各类专业人员制定工作标准，颁发执照，并进行 考核，培训民航工作人员。
民航企业：指从事和民航业有关的各类企业，其中最 主要的是航空运输企业，即我们常说的航空公司，它们 掌握航空器从事生产运输，是民航业生产收入的主要来 源。
出现过多种扑翼机的设计方案，但由于控制技术、材 料和结构方面的问题一直未能解决，扑翼机仍停留在 模型制作和设想阶段。
2、按照航空器的使用用途分类：
航空器可分为国家航空器和民用航空器。
（1）国家航空器 1919年，第一次世界大战的战胜国在法国巴黎举行和 平会议，讨论并就管理国际航空的规则达成协议，其 中就包括对航空器的区分问题。《巴黎公约》第七章 第30条规定以下应被认为是国家航空器：
飞机的起飞原理PPT课件
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5
• 由于机翼上表面拱起， 是上方的那股气流的 通道变窄。根据气流 的连续性原理和伯努 利定理可以得知，机 翼上方的压强比机翼 下方的压强小，也就 是说，机翼下表面受 到向上的压力比机翼 上表面受到向下的压 力要大，这个压力差 就是机翼产生的升力
.
6
• 向两片相隔很近的 纸片中间吹起，会 发现两片纸会向中 间靠拢，这就是因 为吹起的时候，两 纸片间的空气流速 大，根据伯努利方 程知，其间的压强 较外界的小，就会 产生压力差，导致 此现象的产生
飞机的起飞原理
飞机为什么能起飞呢
冶普11-02 陈高威Fra bibliotek.1
伯努利原理的支持
• p+ρgh+(1/2)*ρv ²=c 式中p、
ρ、v分别为流体的压强，密
度和速度；h为铅垂高度；g
为重力加速度；c为常量。
它实际上流体运动中的功能
关系式，即单位体积流体的
机械能的增量等于压力差说
做的功。伯努利方程揭示流
体在重力场中流动时的能量
.
3
.
4
飞机机翼的构造原理
• 飞机机翼的剖面又叫做翼型， 一般翼型的前端圆钝、后端 尖锐，上表面拱起、下表面 较平，呈鱼侧形。前端点叫 做前缘，后端点叫做后缘， 两点之间的连线叫做翼弦。 当气流迎面流过机翼时，流 线分布情况如图所示。原来 是一股气流，由于机翼地插 入被分成上下两股。通过机 翼后，在后缘又重合成股。
.
7
•
影响起飞滑跑距离
的困素有：油门位置、
离地迎角、襟翼反置、
起飞重量、机场标高与
气温、跑道表面质量、
风向风速、跑道坡度等。
这些因素一般都是通过
影响离地速度 或起飞滑
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
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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。
第2章 飞机飞行的基本原理
2.1 飞行器飞行环境 2.2 气流特性 2.3 升力和阻力的产生 2.4 飞机的主要飞行性能和飞行科目 2.5 高速飞行概述 2.6 增升装置
第2章 飞机飞行的基本原理
为什么飞机那么重都可以飞，而我死命减肥 也飞不起来？
2.1 飞行器飞行环境
我们周围有什么？
2.1 飞行器飞行环境
5、航程（R） 航程是指飞机一次加油所能飞越的最大距离。以巡航速度
飞行可取最大航程。增加航程的主要办法是多带燃料、减 少发动机的燃料消耗和增大升阻比K。
5、续航时间
飞机的主要飞行性能
续航时间是指飞机一次加油，在空中所能持续飞行的时间。
6、作战半径（Rmis)
飞机从某一机场起飞，执行作战任务后再返回原机场，机 场至该空域的水平距离就是作战半径。
飞机的主要飞行性能
飞机的主要飞行科目
飞行科目一般包括飞机的起飞、着陆，直线飞行（平飞、 上升和下滑）和曲线飞行（或称机动飞行）。
飞行科目
1、飞机的起飞和着陆 2、机动飞行
飞机的主要飞行科目
起落架布局
飞机的主要飞行科目
1、飞机的起飞和着陆 飞机的起飞和着陆是飞行最基本的科目。飞机在这时是
➢ 外露根弦长c0和翼梢弦长c1： ➢ 前缘后掠角A0：机翼前缘线同垂直于翼根对称平面的直线
之间的夹角 ➢ 毛机翼根弦长c0‘：沿前缘与后缘线作延长线与机身中心线
相交时所得的长度 ➢ 展弦比：机翼展长与平均几何弦长之比： AbcGb2 S
➢ 梯形比：机翼梢弦长与翼根弦长之比 c1 c0
椭圆型
矩形翼
➢2.3.1 机翼的形状 ➢2.3.2 升力 ➢2.3.3 阻力 ➢2.3.4 影响升力与阻力的因素 ➢2.3.5 空气动力的实验设备——风洞
2.3.1 机翼的形状 机翼形状（平面几何参数）
从上往下看机翼的形状 翼型
机翼纵向剖面的形状
1、机翼平面几何参数
➢ 翼展长b：机翼翼尖两端点之间的距离，也叫展长，以b表 示
v2>v1 v1 v2
(b)两流速不同的相邻大气层
标准大气
大气被看成完全气体， 即服从状态方程
以海平面高度为零
海平面上大气标准状态 气温15度 压强1atm 密度1.225kg/m3 声速c=341m/s
2.2 气流特征 相对运动原理
稳定气流
“稳定气流”，是指空气在流动时，空间各点 上的参数不随时间而变化。
如果空气流动时，空间各点上的参数随时间而 改变，这样的气流称为不稳定气流。
稳定气流
图2.3 翼剖面的流线谱 图2.5 斜立平板的流线谱
图2.4 圆柱体的流线谱
流管
图2.6 流 管
连续性定理
截面Ⅰ
v1
v2
截面Ⅱ
A2
A1
ρ2
ρ1
图2.7 气流在不同管径中流速的变化
伯努利定理
2.3 升力和阻力的产生
飞机的主要飞行科目
飞机的主要飞行科目
2、机动飞行 飞机按一定的轨迹作高度、速度和方向等不断变化的飞行
叫机动飞行(或特技飞行)。它是歼击机空战技术的基础。 （1）盘旋： 飞机在水平面内作等速圆周飞行，叫盘旋。通常把坡度小
于45°度的盘旋，叫小坡度盘旋；大于45°的盘旋叫大 坡度盘旋 (坡度即指飞机倾斜的程度)。盘旋和转弯的操纵 动作完全相同，只是转弯的角度不到360°度而已。
梯形翼
三角翼
2.翼型
❖ 厚度：以翼弦为基础作垂线，每一条垂线 在翼型内的长度即为该处的翼型厚度，以t 表示。
❖ 最大厚度cmax ❖ 相对厚度
❖ 弯度：厚度线中点的连线叫中弧线。中弧 线与翼弦之间的最大距离叫翼形的最大弯度， 以fmax表示。
迎角
升力
通常，机翼翼型的上表面凸 起较多而下表面比较平直， 再加上有一定的迎角。这样， 从前缘到后缘，上翼面的气 流流速就比下翼面的流速快； 上翼面的静压也就比下翼面 的静压低，上下翼面间形成 压力差，此静压差称为作用 在机翼上的空气动力。
飞机的主要飞行性能
3、爬升率（VL) 飞机的爬升率是指单位时间内飞机所上升的高度（即飞行
速度的垂直分量），其单位是m/min或m/s。
飞机的主要飞行性能
4、升限（Hm) 飞机上升所能达到最大高度，叫做上限。“升限”对
战斗机是一项重要性能。歼击机升限比敌机高，就可 以居高临下，取得主动权。
飞机的主要飞行性能
飞机的主要飞行性能和飞行科目
飞机主要的飞行能和飞行科目
飞机的主要飞行性能 飞机的主要飞行科目 飞机的稳定性 飞机的操纵
飞机的主要飞行性能
1、最大平飞速度(Vmax) 飞机的最大平飞速度是在发动机最大功率（或最大推
力）时飞机所获得的平飞速度。
飞机的主要飞行性能
2、巡航速度(Vc)
巡航速度是指发动机每千米消耗燃油最少 情况下的飞行速度。这时飞机的飞行最经 济，航程也最运，发动机也不大“吃力”。