第2章 第2节 飞行基本原理

空气在通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得 气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加 热了空气。 加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了 转化--由动能变为热能 由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的 由动能变为热能 阻力。从能量的观点来看，波阻就是这样产生的。
伯努力定理的应用— 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 伯努力定理的应用 飞机上作用的力
1 L = ρ ∞ V ∞2 S C L 2
CL = CL (α α 0 )
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 、伯努力定理的应用 高速飞行的问题
采用后掠翼可以提高下临 界马赫数！ 界马赫数！
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 伯努力定理的应用 高速飞行的问题
翼尖先失速 ？？
翼尖小翼 （winglet） ）
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
激波阻力
激波--激波---当物体的运动速度等于或大于音速时，物体前方 --形成一层剧烈压缩的空气气层，这里空气密度急剧增加， 阻力迅速增大，这种现象叫做激波。急剧增大的阻力称 为激波阻力，也叫音障 音障。 音障
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
α
1 D = ρ ∞ V ∞2 S C D 2
2 CD = CD 0 + A CL
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
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
飞机的阻力
按照物理成因阻力可以分为: 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 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 摩擦阻力---由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时， 摩擦阻力---由于空气具有粘性，当它流过飞机表面时， ---由于空气具有粘性 在飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。 在飞机表面形成较大的速度梯度，从而产生的阻力。
99%v 附面层
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 压差阻力---空气绕流飞机时前后形成的压力差的阻力， 压差阻力---空气绕流飞机时前后形成的压力差的阻力，它 ---空气绕流飞机时前后形成的压力差的阻力 也是由于粘性造成的。如果没有粘性， 也是由于粘性造成的。如果没有粘性，压力分布不会造成这 种阻力。 种阻力。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 临界马赫数---飞机产生局部激波时的飞行马赫数， 临界马赫数---飞机产生局部激波时的飞行马赫数，即飞机表面 ---飞机产生局部激波时的飞行马赫数 速度最大点的M=1时的飞行马赫数。 M=1时的飞行马赫数 速度最大点的M=1时的飞行马赫数。
阻力突然增大
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
伯努力定理的应用—机翼上的升力 2、伯努力定理的应用 机翼上的升力
流线---是流场中一条空间曲线， 流线 是流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团 是流场中一条空间曲线 的速度与曲线在该点的切线重合。 的速度与曲线在该点的切线重合。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
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 伯努力定理的应用 高速飞行的问题 1969年美国国家航空航天局 NASA） 年美国国家航空航天局（ 1969年美国国家航空航天局（NASA）兰利研究中心的理查 惠特科姆运用理论方法设计出超临界翼型， 德.惠特科姆运用理论方法设计出超临界翼型，特点是前缘 钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹， 钝圆，上表面平坦，下表面在后缘处有反凹，且后缘较薄并 向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数0.06 0.1。 0.06向下弯曲。与普通翼型相比可提高临界马赫数0.06-0.1。
第二章 民用航空器
第二节 飞行基本原理
飞机升力的产生
飞机的飞行控制
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 任何物体只要和空气之间产生相对运动， 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。 作用力，这个力就是空气动力。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
伯努力定理的应用—伯努力定理在大气中的使用 2、伯努力定理的应用 伯努力定理在大气中的使用
山谷里的风通常比平原大
高楼大厦之间的对流 通常比空旷地带大
河水在河道窄的 地方流得快， 地方流得快，河 道宽的地方流得 慢
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 伯努力定理的应用 机翼上的升力 相对运动---实际上是物体在空气中运动，但为了研究方便 实际上是物体在空气中运动， 相对运动 实际上是物体在空气中运动 我们假设物体不动， ，我们假设物体不动，空气以相同的速度从相反方向流过来 这两种运动中物体所受空气给它的作用力是一样的。 。这两种运动中物体所受空气给它的作用力是一样的。
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 、伯努力定理的应用 机翼上的升力
当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 当机翼表面压强高于大气压，称为压力。 当机翼表面压强高于大气压，称为压力。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 失速--失速---中小迎角时，随着迎角的增加，升力系数也增 --加，当迎角增大到某一个值，升力系数达到最大，之后 迎角再增加，升力系数减小，这时就是失速了。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生 诱导阻力---由于产生升力， 诱导阻力---由于产生升力，翼面上方压力小而下方压力 ---由于产生升力 空气在翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流， 大，空气在翼尖从下翼面绕过翼尖流向上翼面形成涡流，从 而产生诱导阻力。 而产生诱导阻力。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
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 伯努力定理的应用 高速飞行的问题
波音757采用了超临界翼型 波音757采用了超临界翼型 757
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
突破音障
第二章 民用航空器
第二节 飞行基本原理
飞机升力的产生
飞机的飞行控制
1 ρv2 2
:动压 动压
A A
V V
P P
pt:总压 总压
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、伯努力定理
V
p
h 1
h2
pt
h
ρ
ρ
ρ'
1 2 p + ρV = pt = C 2
v= 2( Pt P )
ρ′
h
ρ
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
伯努力定理的应用—伯努力定理在大气中的使用 2、伯努力定理的应用 伯努力定理在大气中的使用
T =D CL = G + T
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
1、飞机的平衡
G
G
上升下降受力分析
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
2、飞机的稳定性
稳定性---飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后， 稳定性---飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后， ---飞机在受到外界扰动偏离其平衡位置之后 不需要驾驶员干预，能够自动恢复到原来的平衡状态， 不需要驾驶员干预，能够自动恢复到原来的平衡状态， 飞机就是具有稳定性的。 飞机就是具有稳定性的。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
1、飞机的平衡
机体坐标轴—纵轴、横轴、 机体坐标轴 纵轴、横轴、立轴 纵轴
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
（1）俯仰平衡
绕横轴的转动称为俯仰 绕横轴的转动称为俯仰
获得俯仰平衡的条件
ΣM Z = 0
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
（2）方向平衡
绕立轴的转动称为偏航 绕立轴的转动称为偏航
获得方向平衡的条件
ΣM y = 0
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
（3）横侧平衡
绕纵轴的转动称为滚转 绕纵轴的转动称为滚转
获得横侧平衡的条件
ΣM x = 0
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机的飞行控制
1、飞机的平衡
T D
∑ X =0 ∑Y = 0 ∑Z = 0
(a) 正稳定性
(b)中性稳定 (b)中性稳定
(c) 负稳定性
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—机翼上的升力 伯努力定理的应用 机翼上的升力 相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪 相同的时间，相同的起点和终点， 一个更快？ 一个更快？
起 点
终 点
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 、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—飞机上作用的力 伯努力定理的应用 飞机上作用的力
θ
作用在飞机上的空气动力， 作用在飞机上的空气动力，垂直于速度方向的分量是 升力，平行于速度方向的分量就是阻力。 升力，平行于速度方向的分量就是阻力。
第二章 第二节 飞行基本原理——飞机升力的产生
1、伯努力定理
连续性
V1 A1 = V2 A2