低速空气动力学

1、飞行原理飞行原理/cafuc第二章第二章飞机的低速空气动力飞机的低速空气动力第二章第二章 第第 页页2本章主要内容本章主要内容2.1 空气流动的描述空气流动的描述2.2 升力升力2.3 阻力阻力2.4 飞机的低速空气动力特性飞机的低速空气动力特性2.5 增升装置的增升原理增升装置的增升原理飞行原理飞行原理/cafuc飞行原理飞行原理/cafuc2.4 飞机的低速空气动力性能飞机的低速空气动力性能第二章第二章 第第 页页4飞机飞机的主要空气动力性能包括的主要空气动力性能包括：升力特性升力特性阻力特性阻力特性升阻比特性升阻比特性主要空气动力性能参数包括：主要空气动力性能参数包括：最大升力系数最大升

2、力系数最小阻力系数最小阻力系数最大升阻比最大升阻比第二章第二章 第第 页页52.4.1 升力特性升力特性 升力系数的变化规律升力系数的变化规律第二章第二章 第第 页页6升力系数随迎角的变化规律升力系数随迎角的变化规律当当临界临界，升力，升力系数系数随迎角的增大而减小，进入失速区。随迎角的增大而减小，进入失速区。第二章第二章 第第 页页7烟风洞翼型绕流实验烟风洞翼型绕流实验小迎角小迎角较大迎角较大迎角大迎角大迎角第二章第二章 第第 页页8翼型在不同迎角下的压强分布翼型在不同迎角下的压强分布第二章第二章 第第 页页9翼型在不同迎角下的压强分布翼型在不同迎角下的压强分布第二章第二章 第第 页页10压

3、力中心（压力中心（cp）位置随迎角改变的变化）位置随迎角改变的变化第二章第二章 第第 页页11压力中心（压力中心（cp）位置随迎角改变的变化）位置随迎角改变的变化第二章第二章 第第 页页12 升力特性参数升力特性参数0i. 零升迎角零升迎角0第二章第二章 第第 页页13翼型在零升迎角下的压强分布翼型在零升迎角下的压强分布压强高于压强高于环境气压环境气压压强低于压强低于环境气压环境气压压强低于压强低于环境气压环境气压气动中心气动中心前半部分合力前半部分合力后半部分合力后半部分合力第二章第二章 第第 页页14ii.升力系数曲线斜率升力系数曲线斜率0()llcclc第二章第二章 第第 页页15iii

4、.临界迎角和最大升力系数临界迎角和最大升力系数ljmaxlc第二章第二章 第第 页页16相对厚度对升力特性的影响相对厚度对升力特性的影响相对厚度增加相对厚度增加 相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。第二章第二章 第第 页页17翼型前缘半径对升力特性的影响翼型前缘半径对升力特性的影响半径小半径小半径大半径大 前缘半径增加，临界迎角增加。前缘半径增加，临界迎角增加。第二章第二章 第第 页页18展弦比对升力特性的影响展弦比对升力特性的影响展弦比高展弦比高展弦比低展弦比低 展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。展弦比越高，最大升力系数越大，

5、临界迎角越小。第二章第二章 第第 页页19后掠翼对升力特性的影响后掠翼对升力特性的影响平直机翼平直机翼后掠翼后掠翼 平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角越小。越小。第二章第二章 第第 页页20翼型前缘粗糙度对升力特性的影响翼型前缘粗糙度对升力特性的影响光滑光滑粗糙粗糙 翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。第二章第二章 第第 页页212.4.2 阻力特性阻力特性 阻力系数的变化规律阻力系数的变化规律ljmindc第二章第二章 第第 页页22阻力系数随迎角的变

6、化规律阻力系数随迎角的变化规律在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻力主要为摩擦力主要为摩擦阻力。阻力。在迎角较大时，在迎角较大时，阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力主要为压差阻力和诱导阻力。主要为压差阻力和诱导阻力。在接近或超过临近迎角时，阻力在接近或超过临近迎角时，阻力系数系数随迎角的增大而急剧增随迎角的增大而急剧增大，飞机阻力主要为压差阻力。大，飞机阻力主要为压差阻力。第二章第二章 第第 页页23 阻力特性参数阻力特性参数i. 最小阻力系数最小阻力系数mindc和零升阻力系数和零升

7、阻力系数0dcmindc 飞机的最小阻力系数非常接近零升阻力系数，一般认为二者为同飞机的最小阻力系数非常接近零升阻力系数，一般认为二者为同一个值。一个值。第二章第二章 第第 页页24ii. 中小迎角时的阻力公式中小迎角时的阻力公式 在中小迎角时，阻力公式可以表示为：在中小迎角时，阻力公式可以表示为：20lddcacc a是诱导阻力因子，大小与机翼形状有关。是诱导阻力因子，大小与机翼形状有关。第二章第二章 第第 页页252.4.3 升阻比特性升阻比特性 升阻比升阻比 升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用k表示。表示。 升阻比的大小主要随迎角

8、变化而变化。升阻比的大小主要随迎角变化而变化。 升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。ldclkdc第二章第二章 第第 页页26 升阻比曲线升阻比曲线迎角迎角临界迎角临界迎角maxk最小阻力最小阻力迎角迎角ldclkdc第二章第二章 第第 页页27升阻比随迎角的变化规律升阻比随迎角的变化规律从零升迎角到最小阻力迎角，升力增加较快，阻力增加缓慢，从零升迎角到最小阻力迎角，升力增加较快，阻力增加缓慢，因此升阻比增大。在最小阻力迎角处，升阻比最大。因此升阻比增大。在最小阻力迎角处，升阻比最大。从最小阻力迎角到临界迎角，从最小阻力迎角到临界迎角，升力增加缓慢，阻力增加

9、较快，升力增加缓慢，阻力增加较快，因此升阻比减小。因此升阻比减小。超过临近迎角，压差阻力急剧增大，升阻比急剧减小。超过临近迎角，压差阻力急剧增大，升阻比急剧减小。第二章第二章 第第 页页28 性质角性质角ldclctgdc性质角是总空气动力与升力之间的夹角。性质角是总空气动力与升力之间的夹角。性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比越大。性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比越大。第二章第二章 第第 页页292.4.4 飞机的极曲线飞机的极曲线 极曲线将飞机的极曲线将飞机的升力系数、阻力系升力系数、阻力系数、升阻比随迎角数、升阻比随迎角变化的关系综合起变化的关系综合起来用一条曲线表示来用

10、一条曲线表示出来，以便于综合出来，以便于综合衡量飞机的空气动衡量飞机的空气动力性能。力性能。. 极曲线极曲线第二章第二章 第第 页页30极曲线的深入理解极曲线的深入理解 从坐标原点向曲线引切线，切点对应最小阻力迎角和最大升阻比。从坐标原点向曲线引切线，切点对应最小阻力迎角和最大升阻比。00dc第二章第二章 第第 页页31 从原点所引直线与极曲线交于两点，则两点的升阻比相同，较从原点所引直线与极曲线交于两点，则两点的升阻比相同，较高者的迎角较大，较高者的平飞速度较小。高者的迎角较大，较高者的平飞速度较小。极曲线的深入理解极曲线的深入理解第二章第二章 第第 页页32螺旋桨滑流螺旋桨滑流 不同滑流状

11、态的极曲线不同滑流状态的极曲线第二章第二章 第第 页页33 不同滑流状态的极曲线不同滑流状态的极曲线 滑流使得升力系数和最大升力系数增大，最大升阻比增大，极曲线滑流使得升力系数和最大升力系数增大，最大升阻比增大，极曲线向右上偏移。向右上偏移。第二章第二章 第第 页页34 不同展弦比机翼的极曲线不同展弦比机翼的极曲线 展弦比越大，低速空气动力性能越好。展弦比越大，低速空气动力性能越好。第二章第二章 第第 页页35飞机的低速空气动力性能曲线总结飞机的低速空气动力性能曲线总结第二章第二章 第第 页页362.4.5 地面效应地面效应 飞机在起飞和着陆贴近地面时，由于流过飞机的气飞机在起飞和着陆贴近地面

12、时，由于流过飞机的气流受地面的影响，使飞机的空气动力和力矩发生变化。流受地面的影响，使飞机的空气动力和力矩发生变化。这种效应称为地面效应。这种效应称为地面效应。第二章第二章 第第 页页37地面效应的产生原因地面效应的产生原因上下翼面压差增加上下翼面压差增加地面阻碍使下洗流减小地面阻碍使下洗流减小下洗角减小，使平尾迎角减小下洗角减小，使平尾迎角减小飞机脱离地面飞机脱离地面效应区效应区飞机处于地面飞机处于地面效应区效应区第二章第二章 第第 页页38地面效应的效果地面效应的效果上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减

13、小。地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。 第二章第二章 第第 页页39地面效应的产生范围地面效应的产生范围 飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有影响，距地面越近地面效应越强。影响，距地面越近地面效应越强。第二章第二章 第第 页页40地效飞机地效飞机 地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具 。地。地效飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运效飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运输，海情侦察，水上救生等。输，海情侦察，水上救生等。“小鹰小鹰”地效飞机速度可达地效飞机速度可达556556千米千米/ /小时小时第二章第二章 第第 页页41beriev bartini vva 14地效飞行器地效飞行器第二章第二章 第第 页页42地效飞机（我国的发展情况）地效飞机（我国的发展情况） 我国科学家也早已关注到地效飞行器的研制，发起人便是原国