最新3-[3]-气动力及力矩计算教学讲义ppt

导弹总体与气动力特性
气动力特性的计算过程：
导弹分类与导弹飞行特性 气动外形 总体几何参数 气动力系数与气动力矩系数 气动力与气动力矩
例如：某导弹总体与气动力特性
图 某导弹气动外形
例如：某导弹总体与气动力特性
图 法向力系数
例如：某导弹总体与气动力特性
例如：某导弹总体与气动力特性
例如：某导弹总体与பைடு நூலகம்动力特性
3
2
Lift/Drag rate
1
0 25
20
15
10
attack angle(degree)
5 2
0 1.5
3 2.5
4 3.5
Mach Number
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问题：以上气动力结果是如何计算出 来的？
这是气动力计算专业的工作
问题：飞行力学如何使用以上计算气 动力特性结果？
这是飞行力学弹道计算的工作，即本 课程的内容之一
式两类。
“++”型，“xx”型
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有哪些力作用在导弹上？
1 重力 2 空气动力 与气动力矩 3 发动机推力 4 其它作用力
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气动力及力矩
导弹飞行器的空气动力 与气动力矩分类 1 空气动力 2 气动力矩、压力中心和焦点 3 俯仰力矩 4 偏航力矩 5 滚转力矩 6 铰链力矩
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Cy1t sin 22
Cy1t
2 0.03(15/弧度） 57.3
由于头部上下表面的压力差对中段的影响，所以
锥形头部实际的法向力系数对迎角的导数比0.035
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气动力与气动力系数
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升力，弹翼
➢单独弹翼的升力 ―二元机翼的升力（翼展无限大）
忽略粘性与压缩性：
cy20
其中：
0 －升力为零时的迎角
（零升迎角）;
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升力，弹翼
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―弹翼的升力
• 翼端效应影响： 实际的三元流动，下翼面的高压气流在翼尖 处会“卷”到上翼面去，使上下翼面的压差降
• 后掠角与相对厚度影响： 在相同的相对厚度下,后掠翼 比平直翼的临界M数大，相对 厚度较大时,后掠角对临界M 数的影响更大;相对厚度的减 小,可以提高临界M数。
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升力，弹翼
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―飞行马赫数M对升力的影响
翼型的升力曲线斜率
C
y
与M数的关系：
亚音速：Cy
超音速：Cy
2
1 M2 4
3-[3]-气动力及力矩计算
2
导弹飞行力学课程的结构
气动力及力矩计算 弹道学 动态分析
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最近几十年，各种地（舰）对空导弹
最近几十年，各种空对空导弹
最近几十年，各种空对地导弹
最近几十年，各种反坦克导弹
是卫星，又是导弹
是空间站，还是隐身的制导武器？
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例如：某导弹总体与气动力特性
例如：某导弹总体与气动力特性
Lift coefficienr -(Ma, alpha)
8
6
4
Cy
2
0 30
25
20 15 10
4 3 2
attack angle(degree)
5 00
1 Mach Number
例如：某导弹总体与气动力特性
Lift/Drag rate -(Ma, alpha)
从以上导弹外形，可以看出导 弹的外形特性是什么？
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导弹飞行器气动外形分类
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➢飞行器气动外形分类：
正常式
按气动外 形来分:
有翼鸭 其 无 旋式 他 尾 转（ 式 机既 翼有 式机翼、， 舵在 面前面又有固定)小翼
无翼无 有尾 尾翼 翼
此外，还可把飞行器分成气动轴对称式和面对称
bA－－面积与实际机翼面积相等且力矩特性相等 的
当量长方形机翼的弦长：
bA
2 S
l
2 b2dz
0
或
bA
32bg
12 (1)
其中，bg－－翼根弦长； 后掠角－－25％翼弦线与纵轴垂线间之夹角。超音
速机翼上常有前缘后掠角和后缘后掠角
以及0.5（50％翼弦线与纵轴垂线之间 的夹角）的概念。
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M 2 1
式中,校正系数与 有c 关,<1。
从右图可看出:机翼后掠角增大,
可以减缓升力曲线斜率随M↑
而减小的趋势;当M>3时，在
同一M数下，后掠角大的机翼，
其升力曲线斜率增大。
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升力，弹翼
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跨音速飞行
如下图所示，在跨音速区域，翼面上既有亚音速 流动，又有超音速流动。由于激波和气流分离的 影响，使得翼面压力分布变化激烈，升力变化不 稳定。当升力急剧下降，阻力急剧增加，飞行器 的气动性能变坏。这现象称为激波失速。
低，使升力下降，三元 < 二元；
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升力，弹翼
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―弹翼的升力
• 粘性影响：
由于粘性影响，↑，气流会与翼面分离，升 力曲线斜率下降，当 增至某一程度时，升
力系数达到极值cymax 。
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升力，弹翼
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• 失速迎角（临界迎角）： 与最大升力系数cymax相对应的迎角。
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升力，弹身
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➢ 其他部件（弹身）的升力 ― 弹身体产生升力原理：
中段：沿柱体母线的流动对称，不考虑粘性， 升力为零；
锥形头部：上表面V>下表面V， 上表面p<下表面p，所以，Y>0；
收缩形尾部：Y<0。
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升力，弹身
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• 锥形头部垂直于机体纵轴方向的法向力系数：
• 失速： 当迎角大于临界迎角时，上翼面的分离迅速 加剧，升力系数下跌，这种现象称为失速。
― 机翼几何形状对升力的影响
• 翼型弯度影响： 低速飞行时, 常用有弯度的翼型来达到增升; 超音速飞行时,减阻是最主要的,常采用对称 的，相对厚度较薄的翼型。
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升力
• 展弦比影响： 展弦比增大时,升力曲线斜率 也随之上升,展弦比趋于无穷 大时,升力曲线斜率也趋于翼 型升力曲线的斜率。
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弹气动外形的特性参数
弹翼 弹身 弹翼身组合体
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气动外形，弹翼
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气动外形，弹翼
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气动外形，弹翼
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➢ 弹翼平面形状的几何参数
翼展l－－左右翼尖之间垂直于机体纵向对称面的
距离；
翼面积S－－弹翼平面的投影面积，常作为气动计
算中的特征面积；
平均几何弦长：
bpj――翼面积S对翼展长l之比，即S/l； 根梢比－－翼根与翼尖弦长之比,又称梯形比、
斜削比;
展弦比－－翼展与平均几何弦长之比：
l b pj
l2 S
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气动外形，弹翼
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平均气动弦长: