飞行原理考试部分知识点整理-待续

1、知识总结第一章飞机和大气6第一节飞机大多数飞机主要组成部分：机身、机翼、尾翼、起落架和发动机。1 .机身飞机主体部分，主要包括：驾驶舱、客舱 或货仓。现代民航客机大部分为桶 状。主要功能：装载客、货、机组人员及设备；将其他部件连接成一体（如机翼、 尾翼等）。客舱考虑人的舒适和安全；货仓考虑通畅和便利。机身一气动方面：迎风面积最小，表面最光滑，外形流线化，无凸角缝隙目的减小阻力。机身必须有足够强度和刚度来承受集中载荷和局部空气动力。2 .机翼飞机重要部件之一。主要功能：产生升力，飞行中起一定的 稳定性和操纵性。前缘有前缘襟翼、缝翼：移动缝翼提高升力；襟翼缝翼作用大致相同，统称增开装置。机翼上操纵

2、面:后缘有副翼和后缘襟翼：副翼使飞机绕着纵轴滚转；放 下襟翼升力增加提高起降性能。上表面扰流板：较接翼面上，只能向上打开，降落时可 增加阻力降低滑跑速度。机翼还可安装发动机、起落架、油箱。飞机按机翼数量分：单翼机、双翼机和多翼机等。机翼的平面形状：矩形翼、后掠翼、梯形翼和三角翼等。飞机按安装部位和形式分：上单翼、中单翼和下单翼。机翼与机身干扰阻力：中单翼上单翼（下单翼。机身内部容积率：上单翼最优。（目前民航运输机大部分为下单翼。现代飞机一般为单翼机。小型低速飞机常采用矩形翼或梯形翼。）3 .尾翼主要功能：操纵飞机俯仰及偏转；保持飞机稳定性 重要组成部分。尾翼包括：水平尾翼组成-水平安定面：作用

3、-保持飞机飞行纵向稳定性。升降舵：作用-控制飞机的俯仰运动。注：某些高速飞机为了提高俯仰操纵效率， 采用全动平尾即水平尾翼是整体活动面。垂直尾翼组成-固定的垂直安定面：作用-保持飞机侧向稳定。方向舵：作用-使飞机向左右偏转。垂直尾翼分类：单垂尾、双垂尾、多垂尾等多种形式。目前客机 多为但垂尾。单垂尾优点：结构简单、质量小。立于机身中线上方。注：升降舵后缘较接一块可动翼片，即配平调整片，用来减小飞行中飞行员 进行俯仰操纵时的操纵力。4 .起落架作用：用于飞机起飞、着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。其中着陆时 吸收撞击能量。现代起落架包括：起落架舱、减震装置和收放装置等。起落架配置分类：后三点式

4、-飞机重心位于两主轮起落架之后。转弯不灵活 刹车过猛容易“拿大顶”所以现代飞机很少用前三点式-飞机重心位于两主轮起落架之前。稳定性好， 着陆容易操纵，前轮有转弯机构比较灵活，所以广泛应用。5 .发动机发动机是飞机心脏。主要作用：1、产生拉力或推力进而克服飞机的惯性和 空气阻力。2、为飞机上用电设备提供电源，为用气设备提供气源。分类：涡轮式、活塞式。低速小型短程用活塞式。高速大中型远中程飞机用喷气式。第二节大气飞行环境飞机在大气层内飞行时所处的环境条件称为大气飞行环境。1 .大气组成地球周围的一层气体称为大气。大气是混合气体由干空气、水分及粉尘颗粒 组成。干空气组成包括：78%-氮气，21%率气

5、，1%况他气体。水汽是低层大气的重要成分，含量不多，占大气总容积0-4%,是大气中含量变化最大的气体。大气杂质对太阳辐射和地面辐射具有一定吸收和散射作用，影响大气温度变 化，杂质大部分有吸湿性，称为水汽凝结的核心。2 .大气特性空气密度：p=m/V,单位：kg/m3,密度大说明单位体积空气分子多。大气 层空气密度随高度增加而减小，在 10Km高度下，空气密度相当于海平面空气密 度的1/3。空气密度小发动机功率相应减小并产生其他方面变化。空气温度：空气的冷热程度。空气温度的高低，实质上表明了空气分子做 不规则热运动的平均速度大小。空气获得热量分子运动的平均速度增大， 平均动 能增加，气温也就升高

6、。气温3种标定方法：摄氏温度、华氏温度和绝对温度。摄氏温度0C-100 c分一百份每份1C。华氏温度32oF-212oF分180份。华氏温度和摄氏温度换算公式：tc= (tF-32) *5/9热力学温度和摄氏温度换算公式：Tk= t c+273.15在大约11km高度以下的大气层内，随高度增加，大气温度下降，近似按线性变 化。空气压力：空气的压强即物体单位面积上所承受的空气的垂直作用力。大 气压力是物体在单位面积上所承受的大气柱的重量。大气压强计量单位：Pa, mmHgmbar (毫巴)，hPa (百帕)或磅力每平方 英寸(1bf/in 2)。换算关系：1bar=105Pa1atm=10132

7、5Pa=760mmHg=14.69591bf/in1mbar=100Pa=1hPa大气黏性：一种物理性质，大气粘性力是相邻大气之间相互运动时产生的 牵扯作用力，也叫作大气的内摩擦力。空气具有黏性主要原因是空气分子的不规则运动。空气粘性大小取决于以下几个方面：(1)速度梯度速度梯度越大，相邻两层空气做不规则运动所引起的栋梁变化越大， 两层间空气牵扯力越大，黏性力越大。(2)空气温度温度越高，空气分子不规则运动速度越大，空气层间交换的分子数 越多，黏性越大。(3)气体性质气体性质不同，粘性力就不同。空气黏性比氧气黏性力大，因为空 气的平均运动速度比氧气分子的平均运动速度大。(4)接触面积空气层间接

8、触面积越大，相互交换的空气分子就越多，黏性力就越 大。不考虑黏性的流体称为理想流体或无黏流体。而飞机比较快摩擦阻力已 不能忽略因此必须考虑。空气可压缩性：空气压缩性指一定量的空气，当其压力或温度改变时，其密度或体积也 要发生相应变化的物理性质。不同状态的物质压缩性不同，液体压缩性小忽略不 计，气体为可压缩物质。低速时空气压缩性可忽略，高速时压缩性不可忽略。3.大气的分层大气层位于地球最外层，无明显上限。大气层划分：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。其中飞机飞行环境是对流层和平流层。对流层位于大气层最底层，下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节变化而变 化。对流层大约每升高1000m温度

9、下降6.5 C。对流层集中了全部大气质量3/4, 水蒸气基本集中在这一层。最明显特点：强烈的对流运动。对飞行影响最重要的层次。平流层位于对流层上，顶界伸展到50-55km。高度增加温度基本不变，约-56.5 C, 20km以上气温升高较快，因为臭氧直接吸收太阳辐射，平流层顶气温 升高至0-20 C。气体占大气质量1/4左右。平流层空气流动只有水平方向，没有垂直方向，基本无水汽适合飞机飞行。中间层位于平流层上，距地球50-85km,空气稀薄，质量为大气质量1/3000。特征：气温随高度增加迅速降低，顶部温度降低到160-190K,几乎为大气层中最低温度，垂直对流强烈。电离层中间层之上是电离层，顶

10、端距离地平面大约 800kmi大气十分稀薄，直接吸 收紫外线辐射，温度高，称为暖层。空气处于部分电离或完全电离。能反射无线 电波。散逸层在电离层上，是地球大气最外层，由带电粒子组成。质量为大气质量10-11引力小，大气分子不断逃逸星际，大气外侧顶界 2000-3000km=4.国际标准大气由于大气状态受纬度、季节、时间、高度影响所以要有统一标准，为此国际 民航组织制定了国际标准大气ISA。人为规定大气温度、密度、压力随高度变化 的关系，得出统一的数据作为计算结果加以比较。国际标准大气由国际民航组织依据北半球中纬度地区（北纬 35C-60C）。大气状态的平均值加以适当修订而制成。国际标准大气主要

11、规定大气被看成完全气体，即服从气体状态方程。设海平面高度为0,在海平面上空气的标准状态是：气压:101325Pa (1013.2mbar);气温：15 c (59°F、288K);密度：1.225kg/m3声速：341m/s(661kn)对流层高度为11km (36089ft),在对流层，每升高1km温度降低6.5 C , 或每增加1000ft温度降低2C, 11-20km平流层底部气体温度为常值-56.5 Co 气压、空气密度、气温和声速随高度变化。ISA偏差实际大气和国际标准大气相互换算的主要目的是确定实际大气与国际标准 大气的温度偏差，即ISA偏差。知识总结第二章飞机的低速空气

12、动力基础在此处键入第一节空气流动的基本规律一、相对运动原理只要空气和物体有相对运动，就会对物体产生空气动力。飞机上产生的空气动力就是空气和飞机之间有了相对运动的结果。事实证明：只要空气与物体之间的相对速度相同， 所产生的空气动力也就相 同，这个就叫作相对运动原理。空气相对于物体的流动就是相对气流。相对气流的方向与物体运动方向相反。 影响空气动力的重要因素是飞机同空气之间的相对速度，只要相对气流速度相同， 飞机产生的空气动力就相同。风洞试验就是建立在相对运动原理上，即让模型固定不动，让气流吹过模型， 可简化试验技术。二、流场、流线、流管流体流动所占据的空间称为 流场。大气层就是一个很大的流场。流

13、场用来描 述表示流体运动特征的物理量，如速度、密度、压力。流场中任一点处的流体微团的物理量不随时间而变化，这种情形称为定常流 动。流场中任一点处的流体微团的物理量随时间而变化，这种情形称为非定常流 动。在空气流动的流场中，在某一瞬时绘制出许多称为 流线的空间曲线，每一条 曲线的各个点上，它的切线方向就是该点处空气微团的流动速度方向。流线是空气微团流动的路线，流线不能相交，也不能转折，只能是一条光滑 曲线。因为流线上每一点只能有一个运动方向，如果相交则交点处空气微团将有 两个方向。流线谱：许多流线所组成的流动图形。流线谱真实地反映了空气流动全貌， 可以看出流场中各点运动方向，以及流动速度快慢。疏

14、密程度反映了该时刻流场 中速度的不同。流管：在流场中取一条不为流线的封闭曲线， 经过曲线上每一点作流线，这 些流线集合构成的管状曲面称为流管。流体不能穿过流管，因为流管表面由流线围成 。流管截面积为A,流体密度为p ,流速为v,则单位时间内流过A的流体体积为Av,称为流体的体积流量。单位时间内流过A的流体质量称为流体的质量流量用 q表示，q= p Av物体的形状不同，空气流向物体相对位置不同，空气流过物体的流线谱就不 同。当空气流向受到阻挡，流管扩张变粗，当空气流过物体外凸地方，流管就要 收缩变细。空气流过物体时，物体后部要形成一定的涡流区。三、连续性定理实质就是质量守恒定律在空气流动过程中的

15、应用。 空气流动也遵守质量守恒 定律，这条定律在空气动力学中称为连续性定理。根据质量守恒定律，同一时间，流过 流管任意截面的流体质量应相等。设流过截面1的速度为vi,空气密度pi,截面积A,空气流过截面2的速度为V2,空气密度为P 2,截面积 A 根据质量守恒有：P 1 Ai v 1= P 2 A2V2称为可压缩流体沿管道流动的连续性方程。空气低速流动小于0.4马赫则不考虑空气压缩性，P可消掉，得。Ai v i= A 2V2不可压缩流体沿管道流动的连续性方程。 证明：流体流过管道，截面积大流 速低，截面积小，流速高。四、伯努利定理伯努利定理是能量守恒定律在流体流动中的应用， 其数学表达式称为伯

16、努利 方程。空气稳定流动时有4种能量：动能，热能，压力能，重力势能。不可压缩，理想流体来说流动中不会产生热量，可不考虑。流管高度变化小，可认为流体的重力势能不变。所以在流动空气中参与转换的能量有：动能和压力能。设流过截面1的动能为E动1,压力能我E压i.截面2为E动2 E压201/2 p v2+P=P1/2 pv2为动压，流体流动时在流动方向上锁产生的压强，它是单位体积空 气所具有的动能。P为静压，即流体流动时其本身实际具有的压强，它是单位体积空气所具有 的压力能。在静止的空气中，静压等于当地的大气压。Po为总压即全压，是静压动压之和。总压可以理解为气流速度减小到零点时的静压。稳定气流中，同一

17、流管的各切面上流体动压和静压之和不变，这个不变的数 值就是全压。动压大，静压小，动压小，静压大。伯努利适用条件：1.气流是连续、稳定的。2.流动中的空气与外界没有能量 交换。3.空气没有黏性，即不考虑气流中的摩擦。4.空气不可压缩，密度是不变 的。综合连续性定理和伯努利定理得出结论： 流体在变截面管道中流动时，凡是 截面积小的地方，流速就大，压强就小。反之亦然。五、空速管的测速原理空速管用来测量飞机飞行速度的装置。原理就是伯努利定理。空速管的管轴与来流方向一致。空速管上有两种孔，其中前端针对来流方向 小孔叫总压孔，测总压。管侧壁上有一排孔叫静压孔。测得是大气静压。由伯努利方程可得F0=1/2

18、p v2+P6第二节升力空气动力：空气作用在与之有相对运动物体上的力称为空气动力。一、机翼形状作用在飞机上的空气动力主要由机翼产生，而大小受机翼形状影响。其中，机翼形状主要是指机翼的剖面形状、平面形状、机翼相对于机身的安 装位置。1、机翼的剖面形状（翼型）机翼的剖面形状简称翼型。用于平行于对称平面的切平面切割机翼所得的剖 面。平凸形和双凸形：翼型的空气动力特性不错，加工也较方便，是现代低速飞 机广泛采用的翼型。对称形翼型：前缘比较尖，最大厚度位置靠后，阻力小，这种翼型常用于各 种飞机的尾翼和某些高速飞机的机翼。层流形翼型：前缘较尖，最大厚度一般在 50360%玄长位置，可推迟附面 层转按点，减

19、小摩擦阻力常用于速度较高的飞机。圆弧形和菱形翼型：常用在超声速飞机上特点是前端很尖，相对厚度很小。超声速飞行时阻力很小，很有利，但在低速飞行时的空气动力特性不好， 使飞机 的起落性能变差。翼型形状特点的数据统称翼型参数弦线：翼型最前端的点叫前缘，最后端的点叫后缘，前缘和后缘之间的连线 叫弦线，也叫翼弦。弦长：弦线的长度叫弦长。用b表示，是一个基准长度。翼型厚度：上下翼面在垂直于翼弦防线的距离叫翼型的厚度。厚度：上下翼面在垂直于翼弦方向的距离叫翼型的厚度。最大厚度：厚度最大处称为最大厚度。相对厚度（厚弦比）：最大厚度与翼弦的比值。（用百分比表示）中弧线：垂直弦线的直线在上下翼面所截线段中点的连线

20、。弧高（弯度）：翼型中弧线与翼弦之间的距离相对弯度：最大弧高与翼弦的比值。大小表示翼型的弯曲程度。2、机翼的平面形状机翼的平面形状指从上往下看机翼在平面上的投影形状， 是决定飞机性能的 重要因素。矩形机翼：制造简单，阻力大一旧式飞机和现代小飞机。椭圆翼：阻力（诱导阻力）最小，制造复杂，成本高只有少数飞机采用。梯形机翼：结合了矩形翼和椭圆形机翼的优缺点，阻力小，制造简单，活塞 式发动机飞机用的多。后掠翼、三角翼、S形前缘翼一高速喷气式飞机。机翼平面形状参数：机翼面积：机翼在水平面上的投影面积，用 S表示。翼展：翼展指机翼左右翼尖之间的长度，用l表示。梢根比：翼梢弦长和翼根弦长之比。展弦比：翼展与

21、平均弦长之比。平均弦长：机翼面积与翼展比值。随着飞机速度提高展弦比将逐渐减小。后掠角：机翼各剖面在纵向的相对位置，即机翼向后倾斜的角度。机翼翼型1/4弦长点线（或前缘）与飞机横轴的夹角来表示机翼 后掠角（或机翼前缘后掠角），用符号X表示。通常Xo表示前缘 后掠角，X0.25表示1/4弦线后掠角，先5表示中弦线后掠角，Xl.0表 示后缘后掠角。不特别指明，后掠角通常指 1/4弦线后掠角，现 代民航运输机后掠角在30o左右。3、机翼相对机身的安装位置机翼相对于机身中心线的高度位置：上单翼，下单翼，中单翼。®机翼相对机身角度一用机翼的安装角和上反角来表示。安装角：机翼弦线与机身中心线之间的

22、夹角叫安装角。机翼翼面与垂直于飞机对称平面的平面之间的夹角称为机翼的上反角或 下反角，其中上反角为正，下反角为负，机翼上反角一般不超过100。、升力的产生1、迎角迎角：翼弦与相对气流速度之间的夹角，用 口表示。迎角分正负，相对气流方向与翼弦平面下表面的夹角为正迎角， 与翼弦平面上表面的夹角为负迎角。相对气流与翼弦重合则迎角为 0。注意：迎角不同产生的升力也不同。2、升力的产生飞机上机翼、尾翼、机身都会产生升力，但同机翼相比飞机其他 部位升力很小，所以通常用机翼升力来代表整个飞机的升力。升力产生原理：当空气接近机翼前缘时，气流开始转折，一部分 流过上表面，一部分流过下表面，最后在机翼后缘后方汇合

23、并恢复到 未受扰动时的均匀流动状态。由于上表面凸起较多，下表面凸起少， 机翼有一定迎角，上表面流管面积减小，流速增大。下表面气流受阻 流管面积增大流速减小。由 伯努利定理可知，机翼上表面压力降低， 下表面则增加。上下表面产生压力差，从而产生翼型表面空气动力， 各处空气动力合成一处得到翼型的总空气动力 R R的方向向上并向 后倾斜。将R分解为垂直于相对气流方向和 平行于相对气流方向两个 分力。垂直于相对气流方向上的分量就是机翼升力 L,平行方向阻碍 飞机前进的力叫阻力，用 D表示。升力和阻力的作用点叫 压力中心 升力L方向取决于相对流速方向。3、翼型压力分布知识总结第二章飞机的低速空气动力基础在

24、此处键入机翼表面压力分布通过实验来测定。比大气压力低的叫吸力（负 压力），凡是比大气压力高的叫压力（正压力）。用向量表示吸力和压 力，长短表示大小，箭头代表方向。吸力：向量方向与机翼表面垂直，箭头方向朝外。压力：向量方向与机翼表面垂直，箭头方向朝内。将各向量外端用平滑曲线连接得到机翼表面压力分布图。吸力最大的点叫最低压力点；前缘附近流速为 0压力最高的 点叫驻点。机 翼压力流线谱随机翼在相对气流中位置的变化而变化。机翼产生升力主要靠上表面的压强减少产生吸力，而不是靠下表 面压强增大。上表面吸力所形成升力占总升力 60%-80%下表面压强 形成的升力只占到20%-40%注意：如果下表面压强低于大

25、气压强产生向下吸力，机翼升力完全由上表面吸力产生。7知识总结第二章飞机的低速空气动力基础在此处键入第三节阻力产生的原理及影响一、气流在机体表面的流动状态1、附面层产生原理：当气流流过物体表面，由于空气具有黏性，紧贴物体 表面的一层气流与飞机表面发生黏性摩擦，这一层空气完全黏附在飞 机表面上，气流速度降低为0。紧靠静止空气层外的空气层，受静止空 气层黏性摩擦作用，气流速度降低，但作用弱，速度不会降为0。再往 外，逐层相互间均产生黏性摩擦作用，但阻滞作用逐步减弱。所以在物 体表面上就形成一层空气层，流速由0逐渐增大，到一定距离后，流速 才与迎面气流速度近乎相等。定义：我们把物体表面这一层气流流速从

26、 0逐渐增加到99%2 面气流流速的很薄的流动空气层称为附面层。注意：附面层的厚度很薄（机翼上一般为几厘米），与物面长度成正 比。2 、层流附面层与紊流附面层附面层中气流的流动情况不同按其性质分为层流附面层和紊流 附面层。层流附面层：在机翼的最大厚度之前，附面层的气流各层不相混 杂而保持平行的分层流动，且底层的速度梯度较小，这部分叫层流附 面层。紊流附面层：在最大厚度之后，气流运动变得杂乱无章，并出现旋 涡和横向运动，而且贴近翼面的速度梯度也较大，这部分叫紊流附面层。转拨点：从层流附面层转变为紊流附面层的那一点叫做转拨点。注意：紊流附面层内空气微团的运动是紊乱的，但整个附面层仍然附 着在机翼表面。层流附面层变为紊流附面层的原因：是层流本身的不稳定和物体 表面的扰动作用。3、附面层分离附面层分离是指附面层内的气流无法继续沿着物体表面流动而发生倒流，脱离物体表面，形成大量旋涡的现象。附面层分离的内因是空气具有黏性，外因是物体表面弯曲而出现 的逆压梯度。附面层发生分离的点叫作分离点。二、阻力的产生1、摩擦阻力空气具有黏性，流过机翼时，会有一层很薄的气流被“粘”在机翼 表面。这是由于 流动的空气受到机翼表面给它向前的阻滞力的结果。 根据牛顿第三定律，受阻滞的空气必然会给机翼一个大小相等的向后 的作用力，这个作