第三章飞行原理与飞行性能

机翼迎角：翼弦和相对来流之间的夹角。
升力
影响飞机升力的因素 机翼面积的影响 相对速度的影响 空气密度的影响 机翼剖面形状和
迎角的影响
升力的来源
驻点：机翼上压力最高的点也就是驻点，是空气与前缘相遇的地方。
迎角为零，完全对称的机翼上，从驻点开始，流经上下表面的气流速度是相 同的，压力变化也完全相同，所以这种状态的机翼不会产生升力。
作用在飞机上的空气动力
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。
空气动力合力在垂直于气流速度方向上的分量就是机 翼的升力。
力的平衡
如果一个物体处于平衡状态，那么它就有保持这 种平衡状态的趋势。
升力 重力
伯努利定律
丹尼尔·伯努利在1726年提出，其实质是流体的机械能守恒。
对于管道类和轮船周围的流动来说，它是一个最基础的理论，同样适用与空气动力学 和飞行。
一个平滑流动或流线型流动里面的空气微团接近一个低压区时会加速，接近高压区时 会减速。
飞机绕横轴（x 轴）的稳定叫纵向稳定， 它反映了飞机的俯仰稳定特性。
飞机主要靠水平尾翼来保证纵向稳定，而 飞机的重心位置对飞机的纵向稳定有很大影响。
飞机绕立飞轴机（的z 轴航）向的稳稳定定性叫方向稳定， 也叫航向稳定。
飞机主要靠垂直尾翼来保证其方向稳定。
航向稳定力矩是在侧滑中产生的。
飞机的横向稳定性
如果机翼迎角产生，驻点就会向前缘的下表面移动，流经上下表面的空气流 动情况发生改变，上表面空气多走一段距离，下表面最高速度小于上表面最高 速度， 机翼下表面压力比上表面压力大，升力由此产生。
升力系数有一个非常明确的极限值，如果迎角太大或是弯度增加太多的话， 流线就会从机翼上分离，分离剧烈的改变了上下表面的压力差，升力被大幅度 降低，机翼处于失速状态。
爬升的航迹很陡峭，那么可用功率将不 足，空速较低。
下降受力
飞机头向下倾斜 时，迎角降低， 机翼升力降低。
当航迹稳定下来 是，机翼迎角再 次获得原来大小 ，升力和重力再 次平衡。
为使下降的空速 和平飞是相同， 功率必然降低。
为保持空速和巡 航时一样，下降 时要求降低的功 率大小同过下降 坡度来确定。
飞机的飞行性能
滑翔
俯冲
滑翔状态，此时发 动机处于小油门状 态，或怠速甚至关
机。
俯冲状态，飞行轨 迹垂直向下，唯一 的反作用力就是阻 力。
爬升
在爬升状态中，总的支持力
是机翼的升力和发动机推力的合力。
固定翼的垂直爬升
飞机的稳定性和操纵性
飞机的稳定性： 飞机的稳定性是飞机设计中衡量飞行
品质的一个重要参数。如果飞机受到扰动 之后，在驾驶员不进行任何操纵的情况下 能够回到受扰动前的原始状态，则称飞机 是稳定的，反之则称飞机是不稳定的。
飞机绕纵轴（y轴）的稳定叫横向稳定，它反映 了飞机的滚转稳定特性。
保证飞机横向稳定的主要因素有机翼上反角、 机翼后掠角和垂直尾翼。
荷兰滚
可以看出，飞机的横向稳定和航向稳定是紧密 联系且相互影响的，因此通常合称为“横侧稳定”。
飞机的横向稳定和航向稳定必须很好匹配。如 若匹配不当，飞机将有可能出现“螺旋不稳定”或 “荷兰滚”现象。
固定翼当离地距离小于半翼展时升力将大增，地效明显。
里海怪物
机动飞行中的空气动力
转弯受力 当飞机倾斜时，升力作用方向是朝转
弯的中心且是向上的。 竖直作用的分力和重力成对，称为垂
直升力分量，另一个是水平分力指向转 弯中心，称为水平升力分量，或叫向心 力。
爬升受力
实际飞行中，处于稳定的正常爬升状态 的机翼升力和相同空速时平直飞行的升 力是一样的。
飞行原理与飞行性能
国际标准大气
空气是无数独立的粒子组成。 干燥的空气比潮湿的空气更加稠
密。 空气密度会对升力照成影响。 海平面附近常温常压下空气的密
度1.225kg/m³作为一个标准值。
无人机空气动力学基础
速度与加速度
速度单位：米/秒 一个具有很大质量的物体需要用
更大的力去打破的平衡才能达到 给定的加速度，而小质量的物体 所需的力则小。
飞机的稳定包括纵向稳定、方向稳定 和横向稳定。
气动焦点
焦点是机翼迎角发生变化时，在机翼和尾翼上 都会产生一定的附加升力，这个附加升力的合力作用 点称为焦点。焦点的位置是决定飞机稳定性的重要参 数。焦点位于飞机重心之前则飞机是不稳定的,焦点 位于飞机重心之后则飞机是稳定的。
稳定性
飞机的纵向稳定性
机翼的几何形状
机翼平面形状参数
翼展：机翼翼尖两端点之间的距离，也叫展长，以“L”表示。
根梢比：翼根弦长和翼梢弦长的比值。
展弦比：展长和平均气动 力弦长之比。
后掠角：机翼与机身轴线垂
线之间的夹角，以χ 来表示。
机翼平面形状参数
上反角或下反角：飞机处于水平状态时，机翼与水平面的 夹角。机翼向上为上反角，向下为下反角。
无人机发射回收方式
发射方式 1 手抛发射 2 零长发射 3 弹射式发射 4 起落架滑跑起飞 5 母机携带、空中发射 6 容器式发射装置发射 7 垂直起飞
回收方式： 1 伞降回收 2 空中回收 3 起落架滑跑着陆 4 拦阻网或天钩回收 5 气垫着陆 6 垂直着陆回收
展弦比
飞机空气动力学专用名词，是翼展长度与平均气动弦长的比值。大展 弦比表明机翼比较长且窄，小展弦比则表明机翼比较短且宽。
展弦比的设计同时关系到飞行器的性能，小展弦比的机翼型阻较小， 适合高速无人机，大展弦比的机翼适合用于长航时无人机。
地面效应
地面效应也称为翼地效应或翼面效应，是一种使飞行器诱导阻力减小，同 时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应。
牛顿三大运动定律 第一定律 说明了力的含义：力是改变物体运动状态的原因；
第二定律 指出了力的作用效果：力使物体获得加速度； 第三定律 揭示出力的本质：力是物体间的相互作用.
任何不平衡的力都会产生加速度。 在水平飞行中，垂直向下的重力由一个垂直向上的反作用力平衡着。 牛顿第三运动定律表明作用力和反作用力是大小相等方向相反的。
通过一个收缩管道的流体，在管道的收缩区，速度的增加必然造成收缩区压 力必然减小。
流动气体的基本规律
伯努利方程 P+1/2 ρ v2 = 常数
机翼的几何形状
机翼翼型及其参数 翼型：机翼的横剖面形状。 翼型厚度：指上下翼面在垂直于翼弦方距
离，其中最大者成为最大厚度。 中弧线：翼型厚度中点的连线。 翼弦：翼型前缘点与后缘点间的连线。 水平飞行：飞行器总升力等于总重力。
影响摩擦阻力的因素
飞机表面的形状（主要是光滑程度） 同气流接触的飞机表面积的大小（浸润面积）
压差阻力
运动着的物体前后由于压力差而形成的阻力叫做压差阻力。
诱导阻力
诱导阻力是翼面所独有的一种阻力，它是伴随着升力的产 生而产生的，因此可以说它是为了产生升力而付出的一种“代价”。
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。Fra bibliotek升力：失速
失速
因为迎角过大，机翼上表面的气流不能维持平 滑的流动，气流一绕过前缘很快就开始分离， 产生流向不定的杂乱无章的流动。这种流动状 态使机翼上表面的压力加大，升力也就很快下 降了。这种现象叫做“失速”。
失速
只要机翼产生的升力足够抵消飞行器的总载荷，飞机就会一直飞行，当升 力急剧下降时，飞机就会失速。记住，每次失速的直接原因是迎角过大， 有很多飞行机动会增加飞机的迎角，但是直到迎角过大之前飞机都不会失 速。根据飞机设计，临界迎角可以从16°到20°变化，但是每个飞机都只有 一个特定的发生失速的迎角，在三种情况下会超过临界迎角：低速飞行， 高速飞行，转弯飞行。（三种情况分析）
作用在飞机上的空气动力
失速
升阻比
影响阻力的因素： 1、飞行速度 2、 空气密度 3、气动外形及其尺度 低速升阻比大 高速升阻比小
阻力
按阻力产生的原因，飞机飞行时的阻力一般可分 为：
摩擦阻力 压差阻力 诱导阻力 干扰阻力
增加升力的办法就是改变配平或使用不同的机翼翼型。