项目三飞机飞行的基本原理课件

项目三飞机飞行的基本原理目录/CONTENTS流体流动基本定律飞机的升力飞机的阻力增升装置飞机的飞行性能高速飞行的特点直升机的飞行原理3.3飞机的阻力机翼的形状升力的产生升力的影响因素增升装置推力T阻力D重力W升力LvLDV∞R

气动阻力和升力同时产生3.3飞机的阻力阻力需要发动机足够推力克服。阻力也是发动机的设计目标。阻力与航程、有效载荷、油耗、经济性密切相关。设计目标：高升力，低阻力(高升阻比)阻力分为：摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力、激波阻力五种。3.3飞机的阻力摩擦阻力——因大气粘性而造成机体表面给气体微团向前的阻滞力，使其速度下降，气体微团必定给机体以大小相等、方向相反的向后的作用力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力3.3飞机的阻力摩擦阻力的影响因素：空气的粘性与机体和气流接触的面积(机体的外露面积)大小以及机体表面状态有关。机体与气流接触的面积越大，机体表面越粗糙，摩擦阻力就越大。机体表面不平滑如铆钉接缝、污物损伤等造成的凹凸不平，都会促使附面层发生转捩，成为紊流附面层，增加摩擦阻力。附面层内气流的流动状态（紊流大于层流）在紊流附面层的底层机体表面对气流的阻滞作用要比层流附面层大得多。所以，紊流附面层就要产生要比层流附面层大得多的摩擦阻力。3.3飞机的阻力减小摩擦阻力的措施：在飞机设计和制造过程中，应尽可能把飞机表面做得光滑些。尽量考虑采用埋头铆钉铆接飞机表面上的结构件(如蒙皮)；钉头突出高度或凹进深度应符合设计要求。在飞机设计和安装过程中，尽可能减小飞机暴露在气流中的表面面积，也有助于减小摩擦阻力。控制附面层，使附面层保持层流状态。采用层流翼型，前缘半径小，最大厚度靠后。3.3飞机的阻力当空气流过机翼，前缘受到阻挡，流速减慢，压强增大；在机翼后缘，压强减少，特别是在较大迎角下，由于气流分离形成涡流区，在涡流区内压强减少较多，机翼前后产生压强差，形成阻力，这种阻力叫做压差阻力。飞机的机身、尾翼等部分都会产生压差阻力。摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力3.3飞机的阻力影响因素：物体迎风面积3.3飞机的阻力机翼界面的流线谱圆柱的流线谱斜立平板的流线谱影响因素：球型：如皮球般圆形的物体产生中等的阻力，压阻较大。流线型：飞机机翼的流线型只产生很小的阻力，压阻最小。方型：盒子般方型的物体产生巨大的阻力，压阻最大。3.3飞机的阻力在前缘，气流受阻，流速变慢，压强增大p前。在后缘，气流形成涡流区，空气旋转、摩擦导致动能损失、压强减小p后。飞机相对气流的速度越大，机翼等部件的前、后气流压差越大，因此压差阻力越大。3.3飞机的阻力物体形状对压差阻力的影响1—圆形平板剖面；

2—前部圆锥体；

3—后部圆锥体。3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力实验表明：整体飞机的阻力并不等于各个部件单独产生的阻力之和，而是多出一个量，这个量就是由于气流流过各部件时，在它们的结合处相互干扰产生的干扰阻力。影响因素：干扰阻力与各部件组合时的相对位置有关，也和部件结合部位形成的流管形状有关。摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力3.3飞机的阻力减小干扰阻力的措施：适当安排各部件之间的相对位置。

对于机翼和机身之间的干扰阻力来说：

中单翼＜上单翼＜下单翼在部件结合部位安装整流罩，使结合部位较为光滑，减小流管的收缩和扩张。3.3飞机的阻力以上讲述的三种阻力（摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力）都是由于空气具有黏性而产生的阻力，与升力的产生没有关系。这三种阻力被称为废阻力。3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力小型飞机飞入大型飞机的尾涡区中会受到很强的扰动，甚至造成飞行事故。诱导阻力是伴随升力而产生的一种阻力。二维翼型没有诱导阻力三位机翼特有。压强差生成翼尖涡，引起了下洗流，造成附加阻力。摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力3.3飞机的阻力诱导阻力的产生v∞—来流速度vx—下洗速度（诱导速度）u—合成速度L＇—u产生的升力D‘—u产生的阻力vxv∞u下洗速度气流v∞流经机翼后u方向发生偏转，下折角度α。诱导阻力v∞vx＇＇＇3.3飞机的阻力v∞—来流速度vx—下洗速度（诱导速度）u—合成速度气流v∞流经机翼后u方向发生偏转，下折角度α。“阻力Lsinα”是由升力的诱导而产生的，因此叫做“诱导阻力”。它是由于气流下洗使原来的升力偏转而引起的附加阻力，并不包含在翼型阻力之内。诱导阻力的产生vxv∞u下洗速度3.3飞机的阻力1、采用梯形的机翼平面形状

机翼的平面形状不同，诱导阻力也不同。在其它条件(如飞行速度和升力)相同的情况下，椭圆形机翼的诱导阻力最小；矩形机翼的诱导阻力最大；梯形机翼的诱导阻力介于两者之间，是采用得最多的机翼平面形状。2、增大机翼的展弦比

展弦比大的机翼狭而长，展弦比小的机翼则短而宽。如果机翼短而宽，则在翼尖部分升力比较大，形成的翼尖涡流较强，下洗速度也较大，从而带来较大的诱导阻力。而狭而长的机翼，由于在翼尖部分升力比较小，翼尖涡流比较弱，所以诱导阻力也较小。减小诱导阻力的措施3.3飞机的阻力3、增设翼尖小翼翼尖挂有副油箱，或者加装翼梢小翼都会阻挡翼尖涡流的翻转，削弱涡流强度，减小外翼气流的下洗速度，从而减小了诱导阻力。风洞试验和飞行试验结果表明：翼梢小翼能使全机的诱导阻力减小20—35%。安装在机翼翼梢的翼梢小翼减小诱导阻力的措施装有翼梢小翼的某型号旅客机

3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力3.3飞机的阻力激波飞机在空中飞行时，对空气产生的小扰动以声速向外传播，使周围空气安受到扰动。

由于飞机的飞行速度不同，周围空受到的扰动情况也不相同。小扰动波传播图形3.3飞机的阻力如果飞机以等声速（v=a）飞行，它产生扰动波的形式是相切的圆，且飞机和它发出的扰动波同时到达前方；如果飞机以大于声速（v＞a）飞行，飞机领先它所发出的扰动波跑到了前面。产生的波都集中在马赫锥里面。气流通过激波时，空气微团受到很强的阻滞，速度迅速下降，压强、温度、密度突然增高。通过激波后，空气温度升高，说明空气的部分能量不可逆的变为热能，能量损失说明气流通过激波受到阻力，即是波阻。激波前后气流参数的变化摩擦阻力压差阻力诱导阻力干扰阻力激波阻力3.3飞机的阻力激波阻力气流通过正激波时产生的波阻要比通过斜激波时产生的波阻时大正激波：激波波面与气流方向垂直。产生波阻最大。斜激波：激波波面与气流方向不垂直。3.3飞机的阻力激波类型物体形状与激波形状的关系：波阻的大小又主要取决于物体或飞机的形状，特别是头部的形状。3.3飞机的阻力脱体激波与附体激波正激波沿着上下两端逐渐倾斜，在远处称为斜激波，最后逐渐减弱成为弱扰动的边界波。斜激波的情况也是一样的，到末端也逐渐减弱成为边界波。正激波：波面与气流方向接近于垂直，气流通过正激波时，流速由超声速降为亚声速，是最强的激波，激波阻力最大。斜激波：波面沿气流方向倾斜，流速降为亚声速或超声速，流速方向折转，激波较弱，激波阻力小。3.3飞机的阻力临界马赫数与局部激波3.3飞机的阻力局部激波的形成vv2v1有效速度χ只有垂直于机翼前缘分量是产生升力的有效速度；提高临界马赫数，推迟局部激波产生；有效速度减