航模2-飞行原理.ppt

欢迎同学们 西北工业大学工程训练中心张玉洁2010年3月 第二节航空模型的种类及其飞行 现代航空模型运动分为 按动力方式分为 自由飞行模型飞机线操纵模型飞机无线电遥控模型飞机像真模型飞机电动模型飞机 活塞发动机喷气发动机橡筋动力模型飞机无动力的模型滑翔机等 航空模型的竞赛科目有 留空时间飞行速度飞行距离特技 空战 等 模型种类 飞机 滑翔机 直升机 伞翼飞机 动力形式 弹射 手掷 牵引线 橡筋 活塞发动机 电动机 二氧化碳气体 比赛场地 室内或室外开阔场地 比赛科目 留空时间 飞行距离 飞行高度 直线速度 一 自由飞行类 运动员对模型不加任何操纵 只是在放飞前对模型进行各种调整 以便获得良好的飞行性能 特点 容易制作 仅需一把剪刀 一点胶水或浆糊和硬纸 1 纸模型飞机 纸模型 2 弹射模型滑翔机 弹射模型 特点 制作简单 飞的较高 3 手掷模型滑翔机 4 橡筋模型直升飞机 5 室内模型飞机 室内模型 6 牵引模型滑翔机 牵引模型 7 橡筋模型飞机 橡筋模型 8 活塞式发动机自由飞模型飞机 自由飞模型 二 线操纵圆周飞行类 动力形式 控制方式 双线或多线操纵 比赛场地 特技动作 包括平飞 爬升 俯冲 着陆 内外筋斗 倒飞 横竖8字等 活塞发动机 电热式 压燃式 脉动喷气发动机电动机等 圆形飞行场地 直径60米 沥清或水泥地面 空战项目为草皮场地 比赛科目 竞速特技小组竞速空战电动特技甩动特技风动特技 模型种类 飞机 滑翔机 直升机 三 无线电操纵飞行类 比赛场地 起降跑道一般为150m 20m沥清跑面 控制方式 无线电遥控 动力形式 电动机活塞发动机汽油发动机涡轮喷气发动机等 比赛科目 特级飞行 留空时间 封闭距离 封闭速度 绕标竞速 定点空投等 特技动作 规定动作与自选动作 技术要求 按成功飞行过的航空器缩小比例制作 包括几何尺寸 外表涂装 四 仿真类飞行类 动力形式 活塞发动机 涡喷发动机等 控制方式 线操纵 无线电遥控 比赛方法 模型仿真度评分与飞行仿真评分 线操纵为60米圆形平整地面 遥控为150m 20m沥清或水泥跑道涡喷发动机为250m 20m跑道 场地要求 模型种类 固定翼飞机 滑翔机 直升机动力形式 电动机 动力电源 42V 控制方式 无线电遥控比赛场地 150m 20m沥清或水泥跑道 开阔地面 五 电动类 比赛科目 特技动作 留空时间 封闭距离 封闭速度 绕标竞速等 航模飞行原理 第一节基本概念 一 绪论 1 模型飞机 就是能够在空中飞行的模型 速度343 92千米 米 高度8205米 距离832 43千米 续航时间33小时39分15秒 2 无线电世界记录 2001年 倒飞 垂直8字 水平8字 无线电遥控飞机模型空中做特技 3 模型飞机飞行原理的研究 翼型的研究提高机翼性能的研究模型飞机稳定性的研究模型飞机的各部分比例及配置问题螺旋桨的研究 二 有关空气的一些知识 气体的压力由于气体分子在不断运动时冲击到物体表面而产生的 空气的压强就是单位面积所受到的空气压力 在一密闭容器内 分子数目不变 温度越高 分子运动越活跃 速度增大 冲击力就大 压力就大 压强就大 1 空气的压强 2 空气的密度 大气密度为 千克 m3大气压强 毫米汞柱大气温度 空气的粘性随着温度的变化而变化 温度越低空气的粘性越小 温度越高空气粘性越大 液体相反的 液体的粘性是随着温度的升高而降低的 空气流过物体表面的时候 就像润滑油一样 最靠近物体表面的空气是附着在物体表面的 离表面稍远 空气的速度便稍大 达到一定距离后 粘性的作用就表现不明显了 在这附近的气流速度等于没有黏性作用时的速度 所以空性的黏性作用只是明显表现在物体表面薄薄的一层空气内 离开了这紧靠着物体表面的一薄层便可以认为空气是没有黏性的 这一薄层空气成为边界层 或附面层 3 空气的粘性 第二节飞行器 1 飞行器就是能够离开地面飞行的装置 在地球大气层内或在大气层之外的空间 含环地球的空间 行星和行星际空间 飞行的器械 一 简介 航空器 飞机 热气球 按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同 飞行器 航天器 人造卫星 宇宙飞船 空间站 航天飞机 火箭和导弹 2 航空器 产生升力的基本原理 轻航空器模型就是指它的重量比同体积空气轻的航空器 它是依靠空气的浮力而升空的 二 轻航空器 1 概念 根据阿基米德定律 任何物体在空气中都会受到向上的浮力 这个浮力的大小等于被物体排开的空气的重量 2 升空原理 如氢气 千克力 米 氦气 千克力 米 热空气 3 充入气体 4 常见的轻航空器 装有发动机和推进装置 螺旋桨 并且有安定面 操纵面以及装载人或货物的吊舱 其飞行路线可以控制 飞艇一般制造成流线型 以减少阻力 飞艇还装有尾翼 以保证它前进底稳定性 并且通过尾翼操纵飞艇的方向 气球 是没有动力装置而靠自然风运动 飞艇 5 计算 气球的直径D 气球的体积为 气球所受到的浮力F 气球所受到的重力 球的表面积 球囊的重量 空气的比重 热空气的比重 热空气 球囊材料单位面积的重量d 比较可知 浮力 气球就能够升空 浮力 气球就不能够升 气球的直径是1M 空气的比重是 千克 米 在15 和标准大气压的情况下 热空气 75 的比重是1 016千克 米 球囊的材料采用烟卷纸 每平方米的重量是0 022千克力 6 举例说明 浮 气球 热气球能升起来 三 重航空器 1 概念 重航空器是指它的重量比同体积的空气重的航空器 如飞机 滑翔机等都属于重航空器 2 升空原理 重航空器所受的浮力比重力小得多 不可能依靠浮力升空 靠自身与空气的相对运动产生升力升空飞行的 升空原理 空气动力学 空气动力 升力 阻力 当一个物体在空气中运动 或者空气从物体表面流过得时候 空气对物体都会产生作用力 我们把空气这种作用在物体上的力叫做空气动力 空气动力 对于整架模型飞机来说 产生升力的除过机翼外 还有尾翼 产生阻力的除过机翼外 还有机身尾翼发动机等部件 C 应用 风洞的设置 四 空气动力学的几个基本原理 1 相对性原理 A 现象 B 意义 2 连续性原理 A 现象 B 流线 C 连续性原理 流体微团流动时所经过的路径叫流线 不可压缩流体 流体只能在通道中流动 在单位时间内通过通道上任何界面的流体质量都是相等的 S1 S2两个截面 公式 不可压缩流体 由图可知 翼型绕流分析 截面窄 流线密的地方 流体的速度快 截面宽 流线稀的地方 流体的速度慢 D 应用 不可压缩流体 3 伯努利定律 A 现象 B 伯努利定律 能量守恒定律 当气体水平运动的时候 它包括两种能量 一种是垂直作用在流体表面的静压强的能量 另一种是由于气体运动而具有的动压强的能量 这两种能量之和是一个常数 静压强 用 表示 单位是千克力 米 动压强用 v2 2表示 其中 是空气密度 单位是千克力 米 是流速 单位是米 秒 当一股气流 由于机翼的插入 被分成上下两股 通过机翼以后合为一股 由于机翼上表面拱起 使得上方那股气流的通道变窄 根据气流连续性原理和伯努利定理可以得知 机翼上方的压强比机翼下方的压强小 也就是说机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力大 这个压力差就是机翼产生的升力 4 升力产生 五 模型飞机上的阻力 阻力 摩擦阻力 压差阻力 诱导阻力 干扰阻力 1 摩擦阻力 摩擦阻力 空气的粘性 表面粗糙度 接触面积等 2 压差阻力 物体的最大迎风面积 压差阻力 物体的形状 最主要 物体在气流中的姿态 空气的粘性 对于流线型好的物体摩擦阻力是主要的 对于流线型不好的物体压差阻力是主要的 计算机翼阻力的公式 X 机翼的阻力 单位是千克力 空气密度 单位是千克力秒2 米2 V 机翼相对于气流的速度 单位是米 秒 S 机翼面积 CX 阻力系数 3 诱导阻力 减少诱导阻力的办法是增大展弦比 梯形或椭圆形机翼的诱导阻力比矩形机的诱导阻力小 4 干扰阻力 机身与机翼 尾翼结合部 外挂及发动机 发生部位 5 升阻比 Y 升力 X 阻力 CY CX 升力 阻力系数 六 模型飞机的机翼 现代模型翼型有平凸 对称 凹凸 双凸 s形和特种型 1 翼型 对称翼型的中弧线和翼弦重合 上弧线和下弧线对称 这种翼型阻力系数比较小 但升阻比也小 一般用在线操纵或遥控特技模型飞机上 双凸翼型的上弧线和下弧线都向外凸 但上弧线的弯度比下弧线大 这种翼型比对称翼型的升阻比大 一般用在线操纵竞速或遥控特技模型飞机上 平凸翼型的下弧线是一条直线 这种翼型最大升阻比要比双凸翼型大 一般用在速度不太高的初级线操纵或遥控模型飞机上 凹凸翼型的下弧线向内凹入 这种翼型能产生较大的升力 升阻比也比较大 广泛用在竞赛留空时间的模型飞机上 S形翼型的中弧线象横放的S形 这种翼型的力矩特性是稳定的 可以用在没有水平尾翼的模型飞机上 2 机翼的平面 椭圆形 诱导阻力小 制作不方便 梯形 接近于椭圆形 无线电操纵模型 矩形 无线电操纵模型 矩形 梯形 竞时模型 矩形 椭圆形 航空百年 西方国家最早研究仿鸟飞行的是达 芬奇 文艺复兴时期 达芬奇绘制的人力飞机 达芬奇 第一架水上飞机 1910年3月28日在法国成功飞行了3次 亨利 法布尔 中国第一架水上飞机 1919年 甲型1号 成功飞行 巴玉藻 1968年中国水上飞机研究所成功研制 水轰 5 型飞行 王洪章 1919年人类首次飞越大西洋 1926年美国戈达德 R Godard 研制的世界上第一枝液体燃料火箭 1936年德国齐柏林公司研制的LZ129型 兴登堡 号飞艇试飞成功 战斗机 其技术处于领先地位 第一次世界大战时使用的飞机 第一架轰炸机 1915年 二战欧洲战场上主要使用的战斗机 英国阿夫罗 Avro 公司研制的兰开斯特 Lancaster 伊尔 76中远程重型军用运输机 71年苏联 F 100 FBC 1 米格 19 共和国第一架强击机设计者陆孝彭 中国第一架喷气式教练机歼教1飞机 强5飞机和歼12飞机 共和国第一架教练机 初教5 1954 歼 7飞机的研制 1966年它的原机是苏联