无人机飞行原理 课件 项目2 固定翼无人机飞行原理2

固定翼无人机的升力

机翼产生升力的原理01迎角对流线谱的影响1.1机翼的压力分布

小迎角

大迎角▼当迎角由小变大时，机翼上表面的流管变得更细，下表面则相反，流管较原来变粗，甚至比前方流管还粗，机翼后缘涡流更多。烟风洞实验1.1机翼的压力分布▼观察空气流过机翼的情形。烟风洞实验1.1机翼的压力分布▼机翼前方的气流流到机翼前缘，开始受到机翼的阻挡，流线分成两股，一股流经机翼上表面，另一股流经机翼下表面。▼由于机翼上、下表面向外凸起，流线在这些地方比较密集，即上下表面的流管都比前方变细。▼再比较上下表面的流线，可以看到，由于上表面比下表面凸起得多，所以上表面的流线更密一些，流管更细一些。▼到了机翼后缘，由于气流分离，出现了涡流，通过改变机翼的迎角大小，观察到机翼上下表面产生流线有所不同。1.2升力的产生▼气流翼型上表面流线变密流管变细▼下表面平坦流线变化不大（与远前方流线相比）▼连续性定理、伯努利定理翼型的上表面流管变细流管面积减小气流速度增大压强减小▼机翼下表面流管变化不大压强基本不变▼上下表面产生了压强差总空气动力R，R的方向向后向上1.2升力的产生机翼——产生升力压力分布表示——矢量表示法1.3机翼的压力分布▼当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。▼当机翼表面压强高于大气压，称为压力。压力分布表示——矢量表示法1.3机翼的压力分布

小迎角

大迎角为了形象地说明机翼表面各点的压力大小，可用矢量表示法，画出机翼的压力分布图。将测出的翼面各点的压力与大气压力之差，用向量画在翼面的垂直线上。当空气流过机翼时，气流会沿上下表面分开，根据伯努利原理，上表面气流速度快，对机翼的压力较小，下表面气流速度慢，对机翼压力较大，这就产生了一个压力差，也就是向上的升力。向量表示法理解升力的产生1.3升力的产生伯努利原理机翼的形状飞行原理总结：机翼产生升力的条件

从公式中可以看出，在飞行速度、空气密度一定的情况下，对某一架无人机来说，要增大升力，只有增大升力系数；而升力系数的增大可以通过增大迎角或改变机翼截面形状来实现。1.4升力公式

S——机翼面积1.4升力公式影响升力分布的因素02

040205010603襟翼机翼面积翼型迎角相对气流速度空气密度机翼面积越大，升力越大。空气密度越大，升力越大。平凸型机翼比双凸型大。飞行速度越大，升力越大。迎角不同，机翼流线谱不同，升力大小也不同。2.1影响压力分布的主要因素2.1影响压力分布的主要因素——翼型翼型形状对压力分布的影响绕对称翼型的流线类型和压力分布绕迎角为0°，对称翼型的流线类型和压力分布结论：在绕对称翼型的流动中，在零迎角时升力为零，只有在翼型具有正迎角时，翼型才具有正升力。2.1影响压力分布的主要因素——翼型翼型形状对压力分布的影响2.1影响压力分布的主要因素——翼型翼型形状对压力分布的影响绕非对称（有弯度）翼型的压力分布结论：在绕有正弯度翼型的流动中，在翼型的迎角为零时就已经产生升力了。2.1影响压力分布的主要因素——迎角迎角对压力分布的影响结论：随着迎角的逐渐增大，上翼面前缘的吸力峰变大，升力增加。机翼面积增大，产生的上、下压力差总和增大，升力增大，升力与机翼面积的变化成正比。2.1影响升力的因素——机翼面积机翼面积对升力的影响机翼的上、下表面弯曲程度越大产生的升力就越大。2.1影响升力的因素机翼翼型对升力的影响空气密度越大，从机翼上的产生的升力就越大；同一高度下，气温越低，空气密度就越大。飞行速度越大，相对气流速度就越大，这样机翼上表面的气流速度比下表面的气流速度增加的更多，于是上、下压力差增大，升力增大，且与飞行速度的平方成正比。2.1影响升力的因素空气密度对升力的影响相对气流速度对升力的影响在一定范围内，当迎角增大时，升力增加。当迎角增大到某一角度时，机翼上表面前部流管变得最细，流速最快，吸力最大；下表面流管变得更粗，流速更慢，正压力更大。上、下压力差达到最大，升力最大，