无人机航空动力学3教学笔记

PAGEPAGE11教师教学笔记教学内容摘要补充资料一、课程认知1、本课程的性质、研究对象与目标是面向无人机应用技术专业的一门重要的理论专业方向课。本课程通过结合飞机空气动力学基础和飞行原理对飞机飞行的基础理论进行学习，使学生具备相关职业应用型人才所必需的基本知识，并养成良好的职业素养。2、学习完本课程达到：本课程主要为飞机维护和无人机等专业提供飞机飞行方面的理论基础知识。课程主题分为两大部分：1）空气动力学基础；2）飞行原理。通过本课程的学习，学生能够具备相关职业应用型人才所必须的基础理论知识。3、课程的主要内容序号教学模块教学载体学时安排备注1大气物理参数多媒体4学时2空气动力学基础知识多媒体、无人机12学时3螺旋桨空气动力特性多媒体、无人机12学时4飞行原理多媒体、无人机12学时5飞机的平衡、稳定性与操纵性多媒体、无人机12学时4、课程评分标准教师教学笔记教学内容摘要补充资料大气密度与大气温度1、大气密度ρ定义：指单位体积内的空气质量，用ρ表示，单位：kg/m3。则有：物理意义：空气的密度大，单位体积内的空气分子多，比较稠密；反之，比较稀薄。变化规律：ρ随高度H的增加而减小，近似按指数曲线变化。2、大气温度T定义：指大气层内空气的冷热程度。微观上来讲，温度体现了空气分子运动剧烈程度。温度T高注意：温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。温度T高温度T底分子运动速度小分子运动速度大温度T底分子运动速度小分子运动速度大教师教学笔记教学内容摘要补充资料气温通常用三种温标来量度，即摄氏温标（°C）、华氏温标（°F）和绝对温标（K）。摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定为0°C，沸点定为100°C，其间分为100等分，每一等分为1°C。华氏温标是将纯水的冰点定为32°F，沸点定为212°F，其间分为180等分，每一等分为1°F，可见1°C与1°F是不相等的。将摄氏度换算为华氏度的关系图单位：换算关系三、大气压力与粘性1、大气压力p定义：是指作用在单位面积且方向垂直于此面积的力。原因：（1）上层空气的重力对下层空气产生的压力。（2）空气分子不规则的热运动。教师教学笔记教学内容摘要补充资料单位：毫米汞柱（mmHg）帕（Pa（N/m2））（国际计量单位）1h=Pa100N/平方米=0.75mmHg完全气体是一种模型气体。它的分子体积和气体所占空间相比较可以忽略不计、分子间的相互作用力也忽略不计。对于完全气体，有室温和通常压力范围内的气体可看作为一种完全气体。航空上常用的几种气压有本站气压，修正海平面气压，场面气压和标准海平面气压，本站气压是指气象台气压表直接测得的气压。由于各测站所处地理位置及海拔高度不同，本站气压常有较大差异。修正海平面气压是由本站气压推算到同一地点海平面高度上的气压值。运用修正海平面气压便于分析和研究气压水平分布情况。海拔高度大于1500m的测站不推算修正海平面气压，因为推算出的海平面气压误差可能过大，失去意义。场面气压是指场面着陆区（跑道入口端）最高点的气压。场面气压也是由本站气压推算出来的。飞机起降时为了准确掌握其相对跑道的高度，就需要知道场面气压。场面气压也可由机场标高点处的气压代替。标准海平面气压是大气处于标准状态下的海平面气压，其值为1013.25hPa或760mmHg。海平面气压是经常变化的，而标准海平面气压是一个常数。教师教学笔记教学内容摘要补充资料2、粘性μ粘性系数：液体＞气体随着温度的升高气体 μ ↑分子热运动，流层间内摩擦力增大液体 μ ↓分子间内聚力减小温度升高，气体粘度系数增大。四、可压缩性与湿度、音速1、可压缩性E定义：一定量的空气在压力或温度变化时，其体积和密度发生变化的特性。标准：弹性模量E，其定义为产生单位相对体积变化所需的压力增量。E值越大，流体越难被压缩。E值越大，流体越难被压缩。在通常压力下，空气的E值相当小，约为水的1/20000。因此，空气具有压缩性，而水则视为不可压缩流体。一般情况下飞机低速飞行（Ma＜0.3）时，视为不可压缩流体；高速飞行（Ma≥0.3）时，则必须考虑空气的可压缩性。教师教学笔记教学内容摘要补充资料湿度大气的潮湿程度，通常用相对湿度来表示。相对湿度指大气中所含水蒸汽的量与同温度下大气能含有的水蒸汽最大量之比。温度越高大气所能含有的水蒸汽最大量越大。露点温度：使大气的相对湿度达到100%时的温度。含有水蒸汽的空气比干空气密度小。常用湿度的表示方法相对湿度定义为空气中的实际水压与同温度下的饱和水汽压的百分比，即：相对湿度的大小直接反映了空气距离水汽饱和状态的程度。相对湿度越大，说明空气中的水汽越接近饱和。相对湿度的大小取决于两个因素：一是空气中的水汽含量。水汽含量越多，水汽压越大，相对湿度越大。另一个因素是温度。在水汽含量不变的情况下，温度升高，