无人机基础知识入门—对飞机整体的认识

其它
飞艇
原理： 改变自身密度，实现在空气中的“上、下浮
动”。
Northrop Grumman LEMV
特点对比
固定翼飞 行器 优点：起飞重量大、航程大、航速高。缺点：起飞条 旋翼类飞 件要求高。 行器 优点：能垂直起飞、悬停、起飞条件要求不高。缺点： 航程较小、航速较慢。 扑翼飞行 器 优点：体积小、能悬停。缺点：载重量小、航时短、 其它（飞 航程小。 艇） 优点：起飞重量大、飞行高度高、长时间滞空。缺点：体 积大、操作复杂。
y
扭
o
x
安装角 ：机翼安装在机身上时，翼根 翼剖面弦线与机身轴线之间的夹角称 为安装角。
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纵向方向稳 定性。
平尾前后位置、数 平尾高低位置 目
固定翼飞行器-尾 翼
水平尾翼 [水平安定 面] • - 上平尾 - 中平尾 垂直尾翼 - 下平尾 [竖直安定 - “T” 平尾 面] - 高置平尾 横向方向稳 定性。 正常式
b0 b1
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
梢根比：梢根比是翼尖弦长b1与翼根弦长b0的比值，一般用ξ 表示，
b1 b0
上反角(Dihedral angle) 上反角是指机翼基准面和水平面的 夹角，当机翼有扭转时，则是指扭转轴和水平面的夹角。 当上反角为负时，就变成了下反角(Cathedral angle)。 低速机翼采用一定的上反角可改善横向稳定性。
旋翼类飞 行器
概念： 飞行过程中，飞行器所需升力由旋翼机构 Boeing AH46 “旋转运动”提供。 多 轴 旋 翼
Boeing& Bell V22
DJ S900
单轴旋翼
扑翼类飞 行器
Festo Smartbird
概念： 通过机翼振动与空气产生反作用力来提供飞 行所需升力和拉力的飞行器。
原理： 牛顿第三定律[作用力与反作用力]。
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
S37前掠翼战斗机（三翼面布局）
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
战斗机：鸭翼 + 三角翼
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
一般而言： 运输机----多数采用上单翼（便于装货） 高亚音速客机---下单翼布局、后掠翼、正常式布局 （升阻比大，运行经济，座舱噪声低，视野宽） （在机身下半部放置货物） 战斗机----多数采用中或下单翼，三角翼、大后掠翼 正常或鸭式布局（速度快、阻力小、机动灵活、失速迎角大）
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
以下是用来衡量机翼气动外形的主要几何参数： 翼展：翼展是指机翼左右翼尖之间的长度，一般用l=2b表 示。 机翼面积：是指机翼在oxz平面上的投影面积，一般用S=lc表 示。 翼弦：翼弦是指机翼沿机身方向的弦长。除了矩形机翼外， 机翼不同地方的翼弦是不一样的，有翼根弦长b0、翼尖弦长 b1。 几何平均弦长bpj定义为
二、普通固定翼飞行器布局及各部件 功能介绍
固定翼飞行器有哪些机构构成？怎么实现飞行？
Lockheed Martin
固定翼飞行器飞行 力学分析
空气
飞行器发 动机
地球
飞机的气动布局与机翼的几何参数
机翼的外形五花八门、多种多样，有平直的，有三角的，有后掠的， 也有前掠的等等。然而，不论采用什么样的形状，设计者都必须使飞 机具有良好的气动外形，并且使结构重量尽可能的轻。所谓良好的气 动外形，是指升力大、阻力小、稳定操纵性好。
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
F-22猛禽—当今世界最先进的第四代战斗机 中单翼、双发、梯形翼、双立尾正常式
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
喷火战斗机—英国第二次世界大战名机 下单翼、椭圆形机翼、正常式布局
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
对飞机整体的认识
引言

固定翼飞机原理的发明 乔治.克雷(George CAYLEY)于1799年提出了现代固定翼飞 机的原理：

1）拥有产生升力的机翼； 2）拥有独立的推进机构； 3）拥有用于稳定性控制的组合垂尾和平尾。
Cayley
他在丝绸圆盘上画出了原理图
他使用的转盘风洞
2
飞机的发明

1903年12月17日，莱特兄弟的飞机试飞成功， 由此人们认为飞机是莱特兄弟发明的
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飞机的各个部分
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引言
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航空知识介绍
航空&航天
A380 James Webb Space Telescope
区 别

大气层以内的航行活动

大气层以外的航行活动
空气、重力
问题

航空飞行器有哪些？各自的飞行原理是什么？ 常见的航空飞行器（固定翼）由哪几部分组成？各部分 的功能是什么？ 航空飞行器有哪些前沿研究？


内容
航空飞行器分类及飞行机理介绍
普通固定翼飞行器布局及各部 件功能介绍
航空飞行器前沿研究介绍
一、航空飞行器的分类及飞行机理介绍
Boeing 747 F35 概念：
固定翼飞 行器
Global Hawk 狭义在飞行过程中的升力主要由与机身固定
的机翼提供的飞行器。 广义机翼具有将水平速度转化为竖直升力能 力的飞行器。
矩形翼
梯形翼 后掠翼 椭圆翼 18 三角翼
飞机的气动布局与机翼的几何参数
按机翼和机身连接的相互位置分为：
按机翼弦平面有无上反角分为：
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
按立尾的数量分为：
按机翼与平尾的相对纵向位置分为：
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
美国战术运输机C-130 上单翼、平直机翼、4发翼下吊布置、正常式布局
0
如果飞机的机翼向前掠， 则后掠角就为负值，变 成了前掠角。
0.25
1
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
几何扭转角：机翼上平行于对称面的翼剖面的弦线相对 于翼根翼剖面弦线的角度称为机翼的几何扭转角 扭 ； 如右图所示。 若该翼剖面的局部迎角大于翼根翼剖面的迎角，则扭 转角为正。沿展向翼剖面的局部迎角从翼根到翼梢是减 少的扭转称为外洗，扭转角为负。反之成为内洗。 除了几何扭转角之外还有气动扭转角，指的是平行 于机翼对称面任一翼剖面的零升力线和翼根翼剖面的零 升力线之间的夹角。
B-52远程战略轰炸机（同温层堡垒） 上单翼、8发翼下吊、后掠翼、正常式布局
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ห้องสมุดไป่ตู้
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
协和号超声速客机（Ma=2.04） 双发三角形机翼布局
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
A380客机远程宽身运输机 下单翼、四发翼下吊、后掠翼、正常式布局
b pj S l
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
展弦比：翼展l和平均几何弦长bpj的比值叫做展弦比，用λ表 示，其计算公式可表示为： l

bpj
展弦比也可以表示为翼展的平方于机翼面积的比值。
l2 S
展弦比越大，机翼的升力系数越大，但阻力也增大。 高速飞机一般采用小展弦比的机翼。 根梢比：根梢比是翼根弦长b0与翼尖弦长b1的比值，一般用η 表示，
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飞机的气动布局与机翼的几何参数
后掠角：后掠角是指机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。 后掠角又包括前缘后掠角（机翼前缘与机身轴线的垂线之 间的夹角，一般用χ0表示）、后缘后掠角（机翼后缘与机身 轴线的垂线之间的夹角，一般用χ1表示）及1/4弦线后掠角 （机翼1 /4弦线与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0.25 表示）。
智能飞行器
智能飞行 器 空中飞行的“机器人”，在没有人为干扰的情况下完 成任务。
智能识别
自我控制
X-47
微小型飞行器
特点
Israel -Robo.Butterfly
USA-Switchblade
升降舵
俯仰运动控 制
方向舵 偏航运动控
制
无尾式
鸭式
固定翼飞行器-起 落架
J-10
前三点
起落架布 局
后三点
Harrier Jet
自行车式
P-51
三、航空飞行器前沿研究介绍
高超速飞行器
智能飞行器
微小型飞行器
高超声速飞行器
马赫数
概念：速度与当地声速的比值，是一个用于描述速度 的无量纲数。 DARPA-X51 系列 NACA-X43系列 高超声速飞行 器 设计飞行马赫数： 6~6.5 ， 设计飞行马赫数： 7~10 飞行马赫数5以上的飞行器，“全球化”打击的产物。 一小时内可打击全球所有目 标。