飞行原理-10-V3.0

第十章高速空气动力学基础飞行原理 /CAFUC 协和 “Concorde”超音速客机第十章 第 页2第十章 第 页3翼展： 25.56米机长： 62.10米机高： 11.40米客舱长度： 39.32米客舱宽度： 2.63米客舱高度： 1.96米空重： 78.7吨最大起飞重量 :186吨最大商载： 12.7吨最大巡航速度： M2.04最大燃油航程： 6580公里最大载重航程： 5110公里起飞距离： 3410米着陆距离： 2220米起飞噪音： 119.5分贝进场噪音： 116.7分贝 发动机： 4台奥林帕斯 593 Mk610涡喷发动机 第十章 第 页4 经济性差。 由于耗油率过高，载客量偏小，成本高，协和号的票价非常昂贵大多数乘客望而却步。 航程短。 协和号的航程仅为 5110千米，只能勉强飞越大西洋，这一航程无法发挥超音速飞机的优势。特别是在太平洋航线上，协和号难以发挥作用。 噪音污染严重。 协和式由于音爆水平高，所以被限制不得在大陆上空进行超音速飞行。噪音可以说是协和商业失败的关键性因素。 “协和 ”的三大弱点 :第十章 第 页5第十章 第 页6本章主要内容10.1 高速气流特性10.2 翼型的亚跨音速气动特性10.3 后掠翼的高速升阻力特性*第十章 第 页710.1 高速气流特性飞行原理 /CAFUC10.1.1 空气的压缩性空气的压缩性是空气的压力、温度等条件改变而引起密度变化的属性。 低速飞行 (马赫数 M0.4)空气密度随速度增加而减小第十章 第 页91、空气压缩性与气流速度的关系 气流速度（km/h）200 400 600 800 1000 1200驻 点 处 空气密度增加的百分比（ ）1.3% 5.3% 12.2%22.3%45.8%56.5%第十章 第 页102、空气压缩性与音速的关系扰动在空气中的传播速度就是音速。 音速的定义第十章 第 页11 空气压缩性与音速 c的关系海里 /小时公里 /小时音速与传输介质的可压缩性相关，在空气中，音速大小只取决于空气的温度，温度越低，空气越易压缩，音速越小。第十章 第 页1210.1.2 马赫数 M空气压缩性与马赫数 M的关系：M数越大，空气被压缩得越厉害。飞行马赫数：飞行真速与飞行高度音速之比。局部马赫数：局部真速与局部音速之比（如翼型上表面某点的局部马赫数）。 低速飞行 (马赫数 M0.4)空气密度随速度增加而减小第十章 第 页1310.1.3 气流参数随流管截面积的变化规律由连续性定理，在同一流管内M1， M2-10， dA与 dV符号相同，即流管截面积增加，速度增加；流管截面积减小，速度减小 。第十章 第 页14流速增大，则压力、温度、密度同时减小。2. 高速流动时流管流速与压力、密度、温度之间的关系 10.1.3 气流参数随流管截面积的变化规律第十章 第 页15 超音速气流的获得要想获得超音速气流，截面积应该先减后增。第十章 第 页1610.1.4弱 扰动传播第十章 第 页1710.1.5 激波和膨胀波n 激波：超音速飞行时，空气遭到强烈的压缩，其压力、密度和温度都突然升高，流速突然降低的分界面。第十章 第 页18本章主要内容10.1 高速气流特性10.2 翼型的亚跨音速气动特性10.3 后掠翼的高速升阻力特性*第十章 第 页1910.2 翼型的亚跨音速气动特性飞行原理 /CAFUC10.2.1 翼型的亚音速空气动力特性亚音速的定义飞行 M数大于 0.4,流场内各点的 M数都小于 1。考虑空气密度随速度的变化，则翼型压力系数基本按同一系数放大，体现出 “ 吸处更吸，压处更压 ” 的特点。因此，升力系数增大，逆压梯度增大，压力中心前移 ,临界迎角减小，阻力系数基本不变。 翼型的亚音速空气动力特性第十章 第 页21I. 飞行 M数增大 ,升力系数和升力系数斜率增大II. 飞行 M数增大，最大升力系数和临界迎角减小 翼型的亚音速升力特性第十章 第 页22 翼型的亚音速阻力特性翼型的阻力系数基本不随飞行数变化。 翼型的压力中心位置的变化翼型的压力中心位置基本保持不变。第十章 第 页2310.2.2 翼型的跨音速空气动力特性跨音速是指飞行速度没达到音速，但机翼表面局部已经出现超音速气流并伴随有激波的产生。第十章 第 页24相对气流M=.7M=.9相对气流M=.8M=1.0 临界马赫数 MCRITSubsonicCritical Mach Number机翼上表面流速大于飞行速度，因此当飞行速度增大到某一速度，翼型表面最低压力点的气流速度等于该点的局部音速，该点称为等音速点，这时的飞行速度叫临界速度，对应的飞行 M数称为 临界马赫数 MCRIT 。在本例中，MCRIT =.8MCRIT是机翼空气动力即将发生显著变化的标志。第十章 第 页25 局部激波的形成和发展飞行马赫数大于临界马赫数后，机翼上表面开始出现超音速区 。在超音速区内流管扩张，气流加速， 压强进一步降低，与后端的压强为大气压力的气流相作用，形成一道压力、密度、温度 突增 的界面，即激波。I.局部激波的形成第十章 第 页26 局部激波第十章 第 页27II.局部激波的发展第十章 第 页28II.局部激波的发展第十章 第 页29 局部激波的形成与发展1. 大于 MCRIT后，上表