无人机空气动力学课件 1.2.1拓展阅读 空气动力学发展简史

《无人机空气动力学》空气动力学发展简史目录PART1空气动力学发展初始PART2升力相关理论的诞生PART3机翼理论系统化PART4跨声速流动研究PART5风洞的建成PART6空气动力学研究水平提高空气动力学发展简史空气动力学是力学的一个分支，研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。PART

1空气动力学发展简史一、空气动力学发展初始最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类观察鸟或弹丸在飞行时的现象及其受力和力的作用方式的猜测。17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力。一、空气动力学发展初始1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看作是空气动力学经典理论研究的开始。一、空气动力学发展初始1755年，数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程，即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分，得出很有实用价值的结果。19世纪上半叶，法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，后称为纳维-斯托克斯方程。PART

2升力相关理论的诞生二、升力相关理论的诞生航空要解决的首要问题是如何获得飞行器所需要的升力，减小飞行器的阻力来提高它的飞行速度。这就要从理论和实践上研究飞行器与空气相对运动时作用力的产生及其规律。二、升力相关理论的诞生1894年，英国的兰彻斯特首先提出无限翼展机翼或翼型产生升力的环量理论，和有限翼展机翼产生升力的涡旋理论等。但兰彻斯特的想法在当时并未得到广泛重视。PART

3机翼理论系统化三、机翼理论系统化边界层理论极大地推进了空气动力学的发展。普朗特还把有限翼展的三维机翼理论系统化，给出它的数学结果,从而创立了有限翼展机翼的举力线理论。但它不能适用于失速、后掠和小展弦比的情况。三、机翼理论系统化1946年美国的琼斯提出了小展弦比机翼理论，利用这一理论和边界层理论，可以足够精确地求出机翼上的压力分布和表面摩擦阻力。PART

4跨声速流动研究四、跨声速流动研究在高速流动中，流动速度与当地声速之比是一个重要的无量纲参数。1929年，德国空气动力学家阿克莱特首先把这个无量纲参数与马赫的名字联系起来，10年后，马赫数这个特征参数在气体动力学中广泛引用。四、跨声速流动研究在飞行速度或流动速度接近声速时,飞行器的气动性能发生急剧变化，阻力突增，升力骤降，飞行器的操纵性和稳定性极度恶化，这就是航空史上著名的“声障”。四、跨声速流动研究大推力发动机的出现冲过了声障，但并没有很好地解决复杂的跨声速流动问题。直至20世纪60年代以后，由于跨声速巡航飞行，机动飞行，以及发展高效率喷气发动机的要求，跨声速流动的研究更加受到重视，并有很大的发展。PART

5风洞的建成五、风洞的建成空气动力学发展的另一个重要方面是实验研究，包括风洞等各种实验设备的发展和实验理论、实验方法，测试技术的发展。五、风洞的建成世界上第一个风洞是英国的韦纳姆在1871年建成的。到今天，适用于各种模拟条件、目的、用途和各种测量方式的风洞已有数十种之多，风洞实验的内容极为广泛。PART

6空气动力学研究水平提高六、空气动力学研究水平提高20世纪70年代以来，激光技术、电子技术和电子计算机的迅速发展，极大地提高了空气动力学的实验水平和计算水平，促进了对高度非线性问题和复杂结构的流动的研究。六、空气动力学研究水平提高除了上述由航空航天事业的发展推进空气动力学的发