《空气动力学与飞行原理》空气动力学 ppt课件
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空气动力学与飞行原理课件：大气的基本知识、大气特性
一、 二、 三、 四、
大气压力
大气压力的度量 海拔高度对大气压力、飞机性能 的影响 空气密度差异的影响
18
壹 目录页
一、
大气压力
二、
大气压力的度量
三、 四、
海拔高度对大气压力、飞机性能 的影响
空气密度差异的影响
19
第二节
大气的基本知识
地球表面有一层厚厚的大气层， 由于地球引力的作用，大气被“吸” 向地球，虽然空气很轻，但仍有质 量，有了质量就产生了力，它作用 于物体的效果就是压力。著名的马 德堡半球实验就证明了大气压的存 在。可以说，大气压力是地球引力 作用的结果。
（四） 热层
（五） 散逸层
又称逃逸层、外大气层，是地球大气的最外层，位于热层之上。那里的空气 极其稀薄，同时又远离地面，受地球的引力作用较小，因而大气分子不断地向星 际空间逃逸。航天器脱离这一层后便进入太空飞行。
16
空气动力学与飞行原理
无人机与大气基本知识 大气特性
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第三节
目录页
学 习 大 纲
24
叁 海拔高度对大气压力、飞机性能的影响
随着海拔升高，空气变得稀薄，大气压力也随之降低。一般来说，高度每 增加1000ft,大气压力就会降低1mmHg。分布于全球的气象站，为了提供一个 记录和报告的标准，都会按照海拔高度每增加1000m就近似增加1mmHg的规 则将当地大气压转化为海平面压力。使用公共的海平面压力读数可以确保基于 当前压力读数的飞机高度计的设定是准确的。
气压随高度的变化
1
在大气处于静止状态时，某一高度上的气压值等于其单位水平面积上所承受的上部大气柱的重力，随着 高度增加，其上部大气柱越来越短，且气柱中空气密度越来越小，气柱重力也就越来越小。
《空气动力学》课件
1
喷管内的空气动力学基础
2
探索喷管中的气流加速和压力变化，为喷
气发动机和火箭的设计提供基础。
3
燃烧室内的空气动力学基础
研究燃烧室内的空气流动特性和压力分布， 为燃烧过程的优化提供依据。
空气动力学基本方程
介绍流体力学和空气动力学的基本方程， 包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等等。
空气动力学应用
飞机机翼的空气动力 学
《空气动力学》PPT课件
空气动力学是研究物体在气流中运动的科学。探索空气动力学的基本概念、 应用领域以及对飞机和汽车等工业的重要性。
概述
空气动力学概述
了解空气动力学的定义和基本原理，包括流体 力学和空气动力学的关系。
应用领域
探索空气动力学在航空、汽车、火箭和建筑设 计等领域中的应用。
空气动力学基础
2 空气动力学现象的研究方法
探索研究空气动力学现象的实验和数值模拟方法。
3 毒性风险的影响因素
讨论空气动力学现象对毒性风险的影响因素，包括气流速度、颗粒物浓度和颗粒物分布测量
介绍测量汽车表面压力分布的实验方法和仪器。
2
汽车空气阻力的计算
探索计算汽车空气阻力的数值模拟方法和常用公式。
分析机翼的气流分布和升力产 生，探索如何优化飞机的机翼 设计。
空气动力学在航空工 业中的应用
探索空气动力学在飞机设计和 性能提升中的重要性。
空气动力学在汽车工 业中的应用
研究汽车的空气阻力和流线型 设计对燃油效率和驾驶体验的 影响。
空气动力学现象
1 空气动力学现象的分类
介绍不同类型的空气动力学现象，如升力、阻力、卡门涡街等。
3
汽车空气动力学在车身设计中的应用
研究空气动力学在改善汽车操控性、燃油效率和安全性方面的应用。
空气动力学与飞行原理
空气动力学与飞行原理飞行是人类向往已久的梦想，而空气动力学就是飞行的基石。
它是研究空气对物体运动和力学性质的学科，它让飞机得以在空中翱翔，是现代航空工程的重要理论基础。
空气动力学主要研究空气流动以及空气对物体的作用力。
根据牛顿第二定律，物体所受力等于物体质量乘以加速度，所以在飞行中，需要考虑的第一个因素就是空气对飞机的作用力。
飞机在飞行时受到的主要力有重力、升力、阻力和推力。
首先，重力是指地球对物体的吸引力。
它是物体垂直向下的力，是使飞机下降的力。
在飞行中，飞机需要克服重力的作用，才能保持在空中飞行。
而升力则是使飞机保持在空中的力。
升力产生的原因是飞机在运动时空气产生一个向上的反作用力。
根据伯努利定律，当气流通过飞机的翼面时，流速增加，压力下降，形成一个向上的压力差，从而产生升力。
为了增加升力，翼面通常具有弯曲的形状，称为翼型。
翼型的选择和设计对于飞机的性能有着至关重要的影响。
然而，飞机在飞行中还会受到阻力的作用。
阻力是指空气对飞机运动的阻碍力，它使得飞机需要消耗更多的能量来保持飞行速度。
阻力有两个主要的分量，一个是摩擦阻力，即飞机表面与空气之间的阻力；另一个是压力阻力，即飞机运动过程中的压力差引起的阻力。
为了减小阻力，飞机的外形通常设计为流线型，以使空气尽量顺利地流过飞机的表面。
在飞行过程中，推力是让飞机向前移动的力。
飞机需要通过推力来克服阻力，以保持飞行速度。
推力的来源通常由喷气发动机、涡轮风扇发动机或者螺旋桨引擎提供。
除了这些基本的力量，空气动力学还研究了气动力学现象，比如气流分离、失速、升力和阻力对速度、密度、粘度的依赖关系等。
这些研究为飞机的设计和性能提供了理论依据。
空气动力学的研究成果不仅仅运用在飞机上，还应用在车辆、建筑、桥梁等领域。
例如，对于一座高大的建筑物，空气动力学研究可以帮助设计师了解建筑物在强风条件下的受力情况，从而选择合适的设计方案。
总的来说，空气动力学是研究空气对物体运动和力学性质的学科，是现代航空工程的基础。
飞机的飞行原理PPT课件
F ＝ μ ·Δv/ΔY·S
μ为粘性系数， Δv/ΔY为速度梯度，S为接触面积。
2021
11
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）。
位用华氏度（℉）表示。摄氏温度（℃）和华氏温度
（℉）可以用下式进行换算：
℉＝9 / 5 ℃十32
℃＝(℉—32)5/9
例如：0 ℃为32 ℉；15 ℃为59 ℉。
2021
5
工程计算中经常采用“绝对温度”的概念， 用“ T ”表示，单位用开氏度（ºK）表示。当空 气分子停止不规则的热运动时，即分子的运动速 度为零时，我们把这时的温度作为绝对温度的零 度。
增高对，会引起空气膨胀，体积变大，使密度减小；
相反，温度降低时，空气体积变小，密度增大。物质
的“热胀冷缩”就是这个原理。
2）空气压力和温度的关系
一定质量的气体，如保持体积(或密度)不变，温
度升高时，压力会增大，比如炎热的夏天，打足了气
的自行车车胎容易爆破；又如机务维修外场规定，冷
气瓶充满压缩空气后，不能在外场爆晒，以防止爆炸，
与这三个参数有关。
1、空气的密度
空气的密度是指单位体积内空气的质量，取决于空气
分子数的多少。即：ρ＝m/V
公式中：ρ为空气的密度，单位是“ 千克/米3 ”；m为
空气的质量，单位是“ 千克 ”；V为空气的体积，单位
是“ 米3 ”。
空气的密度大，说明单位体积内空气的分子数多，我
们称为空气稠密；空气的密度小，说明单位体积内空气的
空气动力学与飞行原理课件：旋翼空气动力学 、牛顿定律与无人机受力
牛顿第一运动定律：在不受任何外力或所受外力之和为零 的状态下，物体总保持匀速直线运动状态或是静止状态。
例如无人机的定直平飞状态的飞行性能就可以利用牛顿第 一定律来分析。在定直平飞状态无人机所受的合外力为零。即升 力等于重力，推力等于阻力。此时无人机保持定直平飞状态。图 为无人机定直平飞所受外力示意图。
17
空气动力学与飞行原理
牛顿定律与无人机受力
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壹 目录页
一、
牛顿定律
二、
无人机受力
19
壹 牛顿定律
在考虑固定翼无人机的飞行稳定性特性时，需要将其当成 刚体，除了具有三个平动的自由度，还具有绕机体轴转动的三个 转动自由度。如果评价其飞行性能，则可以将无人机作为质点处 理，只有三个平动自由度，此时牛顿定律可以解释无人机的多数 飞行性能。
悬停时桨叶气动区域分布
前飞时刻桨叶气流区域分布
14
贰 旋翼
（三）桨尖失速、桨尖涡和地面效应
地面效应 由于在后退区域，桨叶旋转速度和前飞速度相减，会导致后退区域的升力损失，会造成桨盘升力的不对 称，此时为了保持升力对称，弥补升力损失，需要给桨叶一个较大的变距操纵，此时翼尖速度较大且处于较 大攻角之下，则会出现翼尖失速情况。 当直升机悬停靠近地面时，将会产生明显的地效效应。地效效应会使直升机诱导阻力减小，同时能获得 比空中飞行更高升阻比的流体力学效应:当运动的直升机距地面(或水面)很近时，整个桨盘的上下压力差增大， 升力会陡然增加。
桨叶截面形状-翼型
对称和非对称翼型
5
壹
翼型
对于翼型，其空气动力产生原理与固定翼翼型相同，由伯努利定理可以解释其升力产生原因。 升力计算公式也与固定翼翼型相同。即
L
1 2
例如无人机的定直平飞状态的飞行性能就可以利用牛顿第 一定律来分析。在定直平飞状态无人机所受的合外力为零。即升 力等于重力，推力等于阻力。此时无人机保持定直平飞状态。图 为无人机定直平飞所受外力示意图。
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空气动力学与飞行原理
牛顿定律与无人机受力
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壹 目录页
一、
牛顿定律
二、
无人机受力
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壹 牛顿定律
在考虑固定翼无人机的飞行稳定性特性时，需要将其当成 刚体，除了具有三个平动的自由度，还具有绕机体轴转动的三个 转动自由度。如果评价其飞行性能，则可以将无人机作为质点处 理，只有三个平动自由度，此时牛顿定律可以解释无人机的多数 飞行性能。
悬停时桨叶气动区域分布
前飞时刻桨叶气流区域分布
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贰 旋翼
（三）桨尖失速、桨尖涡和地面效应
地面效应 由于在后退区域，桨叶旋转速度和前飞速度相减，会导致后退区域的升力损失，会造成桨盘升力的不对 称，此时为了保持升力对称，弥补升力损失，需要给桨叶一个较大的变距操纵，此时翼尖速度较大且处于较 大攻角之下，则会出现翼尖失速情况。 当直升机悬停靠近地面时，将会产生明显的地效效应。地效效应会使直升机诱导阻力减小，同时能获得 比空中飞行更高升阻比的流体力学效应:当运动的直升机距地面(或水面)很近时，整个桨盘的上下压力差增大， 升力会陡然增加。
桨叶截面形状-翼型
对称和非对称翼型
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壹
翼型
对于翼型，其空气动力产生原理与固定翼翼型相同，由伯努利定理可以解释其升力产生原因。 升力计算公式也与固定翼翼型相同。即
L
1 2
《空气动力学》课件
未来挑战与机遇
环境保护需求
新能源利用
随着环境保护意识的提高，对空气污 染和气候变化的研究需求增加，这为 空气动力学带来了新的挑战和机遇。
新能源的利用涉及到流动、传热和燃 烧等多个方面，需要空气动力学与其 他学科合作，共同解决相关问题。
航空航天发展
航空航天领域的发展对空气动力学提 出了更高的要求，需要不断改进和完 善现有技术，以满足更高性能和安全 性的需求。
04
翼型与机翼空气动力学
翼型空气动力学
翼型概述
翼型分类
翼型是机翼的基本截面形状，具有特定的 弯度和厚度。
根据弯度和厚度的不同，翼型可分为超临 界、亚音速和超音速翼型等。
翼型设计
翼型与升力
翼型设计需考虑气动性能、结构强度和稳 定性等多个因素。
翼型通过产生升力使飞机得以升空。
机翼空气动力学
01
机翼结构
课程目标
掌握空气动力学的基本概 念和原理。
提高分析和解决实际问题 的能力。
了解空气动力学在各领域 的应用和发展趋势。
培养学生对空气动力学的 兴趣和热爱。
02
空气动力学基础
流体特性
01
02
03
04
连续性
流体被视为连续介质，由无数 微小粒子组成，彼此之间存在
相对运动。
可压缩性
流体的密度会随着压力和温度 的变化而变化。
《空气动力学》PPT课件
目 录
• 引言 • 空气动力学基础 • 流体动力学 • 翼型与机翼空气动力学 • 空气动力学应用 • 未来发展与挑战
01
引言
主题介绍
空气动力学：一门研 究空气运动规律和空 气与物体相互作用的 科学。
课件内容涵盖了基础 理论、应用实例和实 验演示等方面。
(精品)空气动力学(全套1082页PPT课件)
雷诺（OsborneReynolds， 1842~1921），英国工程师兼物理学家， 维多利亚大学（在曼彻斯特市）教授。
录像\第0章\turbulent_laminarcombo.avi
0.3 空气动力学的发展进程简介
1904年普朗特提出了边界层理论，是 现代流体力学的里程碑论文。
在1910年-1920年期间，其主要精力 转到低速翼型和机翼绕流问题，提出著 名的有限展长机翼的升力线理论和升力 面理论。
陆士嘉长期从事空气动力学和航空工程的 研究和教学工作，倡导漩涡、分离流和湍流 结构的研究。
0.3 空气动力学的发展进程简介
儒可夫斯基简介 儒可夫斯基（Joukowski，
1847～1921），俄国数学家和空气 动力学家，科学院院士。1868年毕 业于莫斯科大学物理系，1886年起 历任莫斯科大学和莫斯科高等技术 学校教授，直至1921去世，一直在 这两所学校工作。
0.3 空气动力学的发展进程简介
• 钱学森（1911-2009） 1938年，他在导师冯卡门指导下，获
得博士学位，1947年任麻省理工学院终 身教授，1955年回国。
钱学森的主要贡献集中在跨、超声速 空气动力学方面。1946年他在一篇重要 的学术论文中首创了Hypersonic（高超 声速）一词，并提出了高超声速相似律。
的建立，流体力学和空气动力学才逐步迈 入理性研究和持续发展的阶段。
0.3 空气动力学的发展进程简介
微积分问世后，流体成为数学家们应用微 积分的最佳领域。
1738年伯努利出版了“流体力学”一书， 将微积分方法引进流体力学中，建立了分 析流体力学的理论体系，提出无粘流动流 速和压强的关系式，即Bernoulli能量方程。
0.2 空气动力学的研究对象
录像\第0章\turbulent_laminarcombo.avi
0.3 空气动力学的发展进程简介
1904年普朗特提出了边界层理论，是 现代流体力学的里程碑论文。
在1910年-1920年期间，其主要精力 转到低速翼型和机翼绕流问题，提出著 名的有限展长机翼的升力线理论和升力 面理论。
陆士嘉长期从事空气动力学和航空工程的 研究和教学工作，倡导漩涡、分离流和湍流 结构的研究。
0.3 空气动力学的发展进程简介
儒可夫斯基简介 儒可夫斯基（Joukowski，
1847～1921），俄国数学家和空气 动力学家，科学院院士。1868年毕 业于莫斯科大学物理系，1886年起 历任莫斯科大学和莫斯科高等技术 学校教授，直至1921去世，一直在 这两所学校工作。
0.3 空气动力学的发展进程简介
• 钱学森（1911-2009） 1938年，他在导师冯卡门指导下，获
得博士学位，1947年任麻省理工学院终 身教授，1955年回国。
钱学森的主要贡献集中在跨、超声速 空气动力学方面。1946年他在一篇重要 的学术论文中首创了Hypersonic（高超 声速）一词，并提出了高超声速相似律。
的建立，流体力学和空气动力学才逐步迈 入理性研究和持续发展的阶段。
0.3 空气动力学的发展进程简介
微积分问世后，流体成为数学家们应用微 积分的最佳领域。
1738年伯努利出版了“流体力学”一书， 将微积分方法引进流体力学中，建立了分 析流体力学的理论体系，提出无粘流动流 速和压强的关系式，即Bernoulli能量方程。
0.2 空气动力学的研究对象
空气动力学与飞行原理课件：无人直升机基本飞行原理
和最小下滑角。
6
第二节
学
习 大
二、
无人直升机操纵及控制原理
纲
7
贰 无人直升机操纵及控制原理
直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。姿态 运动指绕无人机机体轴的三个角运动，轨迹运动 指无人直升机质心在空间中的运动轨迹。无人直 升机操纵就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动 。 飞行控制系统是一个根据测量元件测量当前直 升机的飞行姿态和运动轨迹，反馈给中央处理器， 根据目标航线运动和当前测量值差别，由一套控制 算法，控制执行机构，进行姿态控制，使无人直升 机按照当前预定轨迹运动。
图3.16 自动倾斜器示意图
12
贰 无人直升机操纵及控制原理
需要说明的是，虽然桨盘平面的倾斜相对桨叶的桨距变化 有90度的滞后，但是自动倾斜器的倾转方向与桨盘平面的 倾转方向是大体相同的。主需要说明的是，虽然桨盘平面 的倾斜相需对要桨说叶明的的桨是，距虽变然化桨有盘9平0度面的的倾滞斜后相，对但桨是叶自的动桨倾斜 器的距倾变转化方有向90与度桨的盘滞平后，面但的是倾自转动方倾向斜是器大的倾体转相方同向的与。主要 为了桨习盘惯平一面致的，倾在转实方向际是控大制体桨相叶同的的时。候主要，为旋了转习环惯的一方致位，角 会超在前实90际度控控制制桨桨叶的叶时来候克，服旋桨转盘环平的面方位的角滞会后超。前但90在度实际设 计周期变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平 面的控滞制后桨角叶有来时克会服小桨盘于平90面度的，滞需后要。对但在不实旋际转设环计的周操期纵变相位 进行距调机整构使的操时纵候杆由于前挥推舞时铰，外桨伸盘量平的面不同也，是桨前盘倾平。面要的为滞了习 惯一后致角，有在时实会际小控于9制0桨度，叶需的要时对候不，旋旋转转环环的操的纵方相位位角进会超前 90度行控调制整桨使叶操来纵克杆前服推桨时盘，平桨面盘的平滞面后也是。前但倾在。实际设计周期 变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平面的滞 后角有时会小于90度，需要对不旋转环的操纵相位进行调
空气动力学与飞行原理课件：高速气流特性
上世纪为制造飞三马赫数飞行的飞机，前苏联选用 不锈钢建造米格25，美国人选用钛合金建造SR71
5
贰 目录
一、
空气的压缩性
二、
激波
6
贰 激波 激波简介
飞机以超音速飞行时，沿途的空气来不及让开，物 体与空气骤然相遇，空气突然遭受强烈压缩，形成一个 强烈的扰动。（事先无影响）
扰动锥前后即受扰动空气与尚未受到扰动的空气之 间有一个压力、密度、温度等参数都相差很大的分界面， 这个分界面叫激波。
1200 56.6%
4
壹 空气的压缩性 与温度的关系
空气本身温度越高，越不易被压缩。 这种现象是空气分子热运动影响的结 果。温度越高，空气分子的整运动速度越 大，在外界压力改变量相同的条件下，体 积变化小，密度变化也较小、空气压缩性 较少。气体温度越高，它抵抗外界压缩的 能力越强，越难压缩。 空气密度是否容易变化，与温度有很 大的关系。
section
2
斜激波
12
LOGO 13
在大速度情况下，气流速度变化引起空气密度的变化显著增大，就会引起空气 动力发生额外的变化，甚至引起空气动力规律的改变，这就是高速气体特性所以区 别于低速气流根本点。
飞行速度 空气密度增加的百分比
200 1.3%
400 5.3%
600 12.2%
800 22.3%
空气密度随飞行速度变化的关系
1000 45.8%
膨胀波产生的特点： 1.超声速来流为定常二维流动,在壁面折转处必定产生一扇型膨胀波组，此扇型膨胀波是有 无限多的马赫波所组成。 2.经过膨胀波组时，气流参数是连续变化的，其速度增大，压强、密度和温度相应减小,流 动过程为绝热等熵的膨胀过程。 3. 气流通过膨胀波组后，将平行于壁面OB流动。 4. 沿膨胀波束的任一条马赫线，气流参数不变，固每条马赫线也是等压线。而且马赫线是 一条直线。 5. 膨胀波束中的任一点的速度大小仅与 该点的气流方向有关。
空气动力学与飞行原理课件：机翼空气动力学
2mg v
S CL
它表明在相同翼型下，翼载荷越大，则定直平飞速度越快。从另一个方面来看
vmin
2mg
S CL max
即，最小平飞速度为机翼接近失速迎角飞行。在翼型失速迎角一定的情况下，翼载荷越 大，最小平飞速度也越大。
5
壹 翼面负载
下面是典型的无人机的翼面负载。
无人机机型 全球鹰 长空-1 捕食者 徘徊者
贰 目录
一、
翼面负载
二、
展弦比
三、
后掠角
四、
根梢比
7
贰 展弦比 展弦比λ定义为翼展L除以平均翼弦b(λ=L/b)。 展弦比对机翼升力的影响为：当机翼产生升力时，下表面压强向上，上表面压强向下，且下表面压强值 大于上表面。则在翼尖处，下表面的高压气流流向上表面，减小了翼尖附近的升力。同时，如上节所述，有 限展长机翼也是诱导阻力产生的重要来源。 因此，展弦比越大，则翼尖效应对机翼升力的影响越小。理想情况是和翼型升阻特性一样。对于低速和 亚声速无人机，机翼展弦比越大，则升力线斜率和升阻比都较大。 展弦比的另外一个特性是翼尖涡减小了翼尖处的有效迎角，增大了翼尖处的失速迎角。因此，在机翼展 向各翼型扭转角相同的情况下，翼根比翼尖较易失速，这也是要设计机翼扭转的作用。一般翼尖剖面翼型与 翼根剖面翼型的扭转角在±3度左右。另外，相同情况下，展弦比越大则机翼滚转方向转动惯量越大，滚转机 动性越差。
这对无人机结构设计产生一定影响。即后掠 翼无人机翼梢处气动力增大，需要适当加强梢部 结构强度。
后掠机翼升力分布
15
肆 目录
第一章
翼面负载
第二章
展弦比
第三章
后掠角
第四章
根梢比
16
肆 根梢比
空气动力学课件.
差分网格
x
tn+1 tn tn-1 xj-1 xj
xj,tn
离散介质模型 离散自变量函数 空间区域 有限离散点集合 自变量连续变化区域 有限差分方程组 u u a 0, u x, 0 f x 一阶双曲型线性微分方程 t x n n n 1 n u u u u j j n 1 n 2 t u u t O t O t j j t t j t j
u0 j fj
0.2
空气动力学的研究对象
相对飞行原理（空气动力学实验原理）
当飞行器以某一速度在静止空气中运动时，飞行器与空气
的相对运动规律和相互作用力，与飞行器固定不动而让空 气以同样大小和相反方向的速度流过飞行器的情况是等效 的。
0.2
空气动力学的研究对象
相对飞行原理，为空气动力学的研究提供了便利。人们 在实验研究时，可以将飞行器模型固定不动，人工制造
17-20世纪理想流体力学的发展
莱布尼慈简介 莱布尼慈，德国著名的哲学家和数学家 （Leibniz，1646-1716）。1646年7月 生于莱比锡一个名门世家，其父亲是 一位哲学教授。莱布尼慈从小好学， 一生才华横溢，在许多领域做出不同 凡响的成就。在数学方面最大的成就 是发明了微积分，今天微积分中使用 的符号是莱布尼慈提出的。后来为了 与牛顿争发明权问题，他们之间进行 了一场著名的争吵。莱布尼慈自定发 明权时间1674年，牛顿1665-1666年。 这场争论使英国与欧洲大陆之间的数 学交流中断，严重影响了英国数学的 发展。
直匀气流流过模型，以便观察流动现象，测量模型受到 的空气动力，进行试验空气动力学研究。
在理论上，对飞行器空气绕流现象和受力情况进行分析
《飞行原理空气动力》课件
气动力学对先进科技的贡献
回顾气动力学在推动先进科技发展中的贡献。
让我们一起探索气动力学的更多奥秘！
鼓励听众深入学习气动力学，并探索其更多的应用和发展。
《飞行原理空气动力》 PPT课件
通过本课件，我们将带您深入了解飞行原理中的空气动力学，包括其定义、 基本概念、应用以及与先进科技的关系。
认识空气动力学
空气动力学定义
探索飞行中的空气力学现象和原理。
空气动力学发展历程
了解空气动力学在航空和航天领域的演变过程。
空气动力学研究的重要意义
探讨空气动力学在飞行器设计中的关键作用。
能优化中的应用。
3
气动力的计算方法
探讨气动力学计算方法和模拟技术。
气动力学设计
1 气动力学和设计的联 2 飞行器设计中的气动 3 气动力学设计的实例
系
力学问题
分析
解释气动力学在飞行器设 计中的关键作用。
探索飞行器设计过程中涉 及的气动力学挑战。
通过实例研究，深入理解 气动力学设计的关键概念 和技术。
空气动力学基本概念
空气动力学的基本概念
介绍空气动力学中的重要概念， 如空气动力学力、气流等。
气体的物理性质
了解气体在空气动力学中的行为 和特性。
流体的基本特性
探索流体在空气动力学中的运动 和变化。
空气动力学原理
1
空气动力学公式
学习空气动力学中的关键公式和计算方
空气动力学原理的应用
2
法。
了解空气动力学原理在飞行器设计和性
气动力学与先进科技
先பைடு நூலகம்科技的气动力学 应用
探索先进科技领域中气动力学 的创新应用。
气动力学在航空航天 中的应用
回顾气动力学在推动先进科技发展中的贡献。
让我们一起探索气动力学的更多奥秘！
鼓励听众深入学习气动力学，并探索其更多的应用和发展。
《飞行原理空气动力》 PPT课件
通过本课件，我们将带您深入了解飞行原理中的空气动力学，包括其定义、 基本概念、应用以及与先进科技的关系。
认识空气动力学
空气动力学定义
探索飞行中的空气力学现象和原理。
空气动力学发展历程
了解空气动力学在航空和航天领域的演变过程。
空气动力学研究的重要意义
探讨空气动力学在飞行器设计中的关键作用。
能优化中的应用。
3
气动力的计算方法
探讨气动力学计算方法和模拟技术。
气动力学设计
1 气动力学和设计的联 2 飞行器设计中的气动 3 气动力学设计的实例
系
力学问题
分析
解释气动力学在飞行器设 计中的关键作用。
探索飞行器设计过程中涉 及的气动力学挑战。
通过实例研究，深入理解 气动力学设计的关键概念 和技术。
空气动力学基本概念
空气动力学的基本概念
介绍空气动力学中的重要概念， 如空气动力学力、气流等。
气体的物理性质
了解气体在空气动力学中的行为 和特性。
流体的基本特性
探索流体在空气动力学中的运动 和变化。
空气动力学原理
1
空气动力学公式
学习空气动力学中的关键公式和计算方
空气动力学原理的应用
2
法。
了解空气动力学原理在飞行器设计和性
气动力学与先进科技
先பைடு நூலகம்科技的气动力学 应用
探索先进科技领域中气动力学 的创新应用。
气动力学在航空航天 中的应用
空气动力学与飞行原理课件：无人机空气动力学概述 、翼型空气动力学
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空气动力学与飞行原理
翼型空气动力学
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壹 目录页 一、 二、 三、 四、
翼型几何特性 伯努利定理 升力 阻力
五、 六、 七、
升阻比
空气动力特性影响因素
翼型选择
7
壹 翼型几何特性
在固定翼无人机的各种飞行状态下，机翼是 无人机产生升力的主要部件。如果平行于机身对 称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼 剖面称作为翼剖面或翼型。如图，翼型设计是无 人机设计中必不可少的一环，它直接影响到固定 翼无人机的空气动力学特性和飞行性能。
（四）S翼型 中弧线是一个平躺的S型，这类翼型
因迎改变时，压力中心变动较小，升力 较大，常用于飞翼布局无人机。
（五）内凹翼 下弧线在翼弦线上，中弧线高，升
力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔 机。
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壹 翼型几何特性
（六）其它特种翼型 例如：直升机OA系列翼型等。 20世纪初设计了很多低速飞机的翼型，如德 国人奥托·利林塔尔设计并测试了RAF-6，还有 Gottingen 398，Clark Y，NACA翼型系列等， 如图2.5所示。目前这些翼型在低速无人机和航空 模型中得到了广泛的应用。尤其是Clark Y系列翼 型，因其良好的加工性能，在微型和轻型无人机 中得到了广泛应用。
空气动力学与飞行原理
无人机空气动力学概述
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壹 无人机空气动力学概述
无人机之所以能在大气中做持续的飞行，主要靠空气给它的反作用力（即升力）。空气动力学 最重要的是知道无人机上所受到的分布压力、升力、阻力和力矩，以及无人机参数对这些空气动力的 影响规律。
无人机主要在对流层和平流层飞行，此时无人机尺寸远大于气体分子的自由行程，因此，无人 机所处的介质是连续空气。对于无人机空气动力学，最重要的两个无量纲量是马赫数和雷诺数，它体 现了空气的压缩性和粘性特性。
空气动力学与飞行原理
翼型空气动力学
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壹 目录页 一、 二、 三、 四、
翼型几何特性 伯努利定理 升力 阻力
五、 六、 七、
升阻比
空气动力特性影响因素
翼型选择
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壹 翼型几何特性
在固定翼无人机的各种飞行状态下，机翼是 无人机产生升力的主要部件。如果平行于机身对 称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼 剖面称作为翼剖面或翼型。如图，翼型设计是无 人机设计中必不可少的一环，它直接影响到固定 翼无人机的空气动力学特性和飞行性能。
（四）S翼型 中弧线是一个平躺的S型，这类翼型
因迎改变时，压力中心变动较小，升力 较大，常用于飞翼布局无人机。
（五）内凹翼 下弧线在翼弦线上，中弧线高，升
力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔 机。
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壹 翼型几何特性
（六）其它特种翼型 例如：直升机OA系列翼型等。 20世纪初设计了很多低速飞机的翼型，如德 国人奥托·利林塔尔设计并测试了RAF-6，还有 Gottingen 398，Clark Y，NACA翼型系列等， 如图2.5所示。目前这些翼型在低速无人机和航空 模型中得到了广泛的应用。尤其是Clark Y系列翼 型，因其良好的加工性能，在微型和轻型无人机 中得到了广泛应用。
空气动力学与飞行原理
无人机空气动力学概述
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壹 无人机空气动力学概述
无人机之所以能在大气中做持续的飞行，主要靠空气给它的反作用力（即升力）。空气动力学 最重要的是知道无人机上所受到的分布压力、升力、阻力和力矩，以及无人机参数对这些空气动力的 影响规律。
无人机主要在对流层和平流层飞行，此时无人机尺寸远大于气体分子的自由行程，因此，无人 机所处的介质是连续空气。对于无人机空气动力学，最重要的两个无量纲量是马赫数和雷诺数，它体 现了空气的压缩性和粘性特性。
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f
g对称翼型，常用于尾翼 h i超音速菱形翼型
j超音速双弧形翼型
ppt课件
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2.机翼平面形状和参数
机翼平面形状
机翼平面形状是飞机处于 水平状态时，机翼在水平 面上的投影形状
（a）矩形；（b）梯形； （c）椭圆形；
（d）后掠翼； （e）（f）和（g）为三角
形和双三角形。
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加大安装角叫“内洗” (Wash in) ，通过调整外撑轩的长 度减小安装角叫“ 外洗” (Wash out) 上反角ψ、下反角-ψ 机翼底面与垂直机体立轴平面之间的夹角
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纵向上反角 机翼安装角与水平尾翼安装角缘下偏。
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称为流管。流线间隔缩小，表明流管收缩；反之，表明流管 扩张。
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体积流量
Q Av
质量流量
qm Av
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2.2 流体流动的基本规律
2.2.1 连续方程
连续方程是质量守恒定律在流体定常流动中的应用。 连续方程：
1 A1v1 2 A2v2 3 A3v3 ...
当气流流过机翼表面时，由于气流的方向和机翼所采用的翼 型，在机翼表面形成的流管就像图2 - 5 中所示的那样变细或 变粗，流体中的压力能和功能之间发生转变，在机翼表面形 成不同的压力分布，从而产生升力。
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2.3 机体几何外形和参数
2. 3.1 机翼的几何外形和参数
机翼翼型 机翼平面形状 机翼相对机身的安装位置
定常流
如果流体微团流过时的流动参数——速度、压力、温度、密 度等不随时间变化，这种流动就称为定常流，这种流场被称 为定常流场。
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6
2.1.4 流线、流线谱、流管和流量
流线和流线谱
在定常流动中，空气微团流过的路线（轨迹）叫作流线。 由许多流线所组成的图形，叫做流线谱。 一般情况下流线不能相交。因此，由许多流线所围成的管子
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参数
机翼面积S 梢根比η 翼展展长L 展弦比λ 后掠角χ 平均空气动力弦长
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3.机翼相对机身的安装位置
(1)机翼相对机身中心线的高 度位置
上单翼、下单翼和中单翼
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(2) 机翼相对机身的角度
安装角 机翼弦线与机身中心线之间的夹角叫安装角。
2.3.2机身的几何形状和参数
为了减小阻力， 一般机身前部为圆头锥体， 后都为尖 削的锥体，中间较长的部分为等剖面柱体。
表示机身儿何形状特征的参数
机身长度Lah 最大当量直径Dah 长细比λah =Lah/Dah
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2.4 作用在飞机上的空气动力
2.4.1 空气动力、升力和阻力 2.4.2 升力的产生 2.4.3 阻力 2.4.4 升力和阻力 2.4.5 升力系数曲线、阻力系数曲线和升阻比曲线、极
对于不可压缩流体，连续方程可以简化为:
A1v1 A2v2 A3v3 ...
流体的流速与流管的横截面积成反比 注意：质量流量恒定！
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2.2.2 伯努利方程
伯努利方程是能量守恒定律在流体流动中的应用。
前提：不可压缩、无粘性、流管高度基本不变，与外界无能 量交换
这个定理不能用于高速气流中！
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联系连续方程和伯努利方程，可得出以下结论：
不可压缩的、理想的流体在进行定常流动时： 流管变细，流体的流速将增加，流体的动压增大，静压将减
小；
流管变粗，流体的流速将减小，流体的动压减小，静压将增 加。
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飞机机翼气动升力的产生：
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1.机翼翼型
翼型
用平行机身对称面的平面切割机翼所得机翼的切面形状
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翼型参数
弦线、弦长b 厚度、相对厚度
最大厚度、相对厚度、最大厚度位置 中弧线、弯度、相对弯度
最大弯度、相对弯度、最大弯度位置
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a平板翼型 b弯板翼型 c超临界翼型 d哥廷根398 e低亚音速翼型
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2.1.1 相对运动原理
作用在飞机上的空气动力取决于飞机和空气之间的相 对运动情况，而与观察、研究时所选用的参考坐标无 关。
将飞机的飞行转换为空气的流动，使空气动力问题的 研究大大简化。风洞实验就是根据这个原理建立起来 的。
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2.1.2 连续性假设
连续性假设
在进行空气动力学研究时，将大量的、单个分子组成的大气 看成是连续的介质。
空气动力学与飞行原理
第2章 空气动力学
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知识要求
熟练掌握流体流动的基本规律 熟练掌握机体几何外形参数的表示和概念 能够根据相关知识对飞机所受空气动力进行分析 掌握高速飞行理论
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2
2.1 流体流动的基本概念
研究
作用在飞机上的空气动力
气流
空气的流动称为气流。 空气相对物体的流动，称为相对气流。
则：流体的流体具有的能量可以在压力能和动能之间进行转 换，但能量的总和保持不变
p
1 2
v 2
p0
常数
p ——静压。单位体积流体具有的压力能。
1 2
v 2
——动压。单位体积流体具有的动能。
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伯努利定理表明
理想流体沿流管流动过程中，流速增大的地方，静压力必然 减小，反之亦然。
曲线 2.4.6 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心)
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2.4.1 空气动力、升力和阻力
空气动力
空气作用在与之有相对运动物体上的 力称为空气动力。
飞机飞行时，作用在飞机各部件上 的空气动力的合力叫做飞机的总空 气动力， 用R 表示。
连续介质
组成介质的物质连成一片，内部没有任何空隙。
在其中任意取一个微团都可以看成是由无数分子组成 ，微团表现出来的特性体现了众多分子的共同特性。
微小的局部也可代表整体
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2.1.3 流场、定常流和非定常流
流场
流体流动所占据的空间。
非定常流
在流扬中的任何一点处，如果流体做困流过时的流动多数随 时间变化，称为非定常流；这种流场被称为非定常流场。