《飞行力学复习》PPT课件.ppt

起落架复习提纲飞机的组成与操纵面驾驶杆脚蹬操操纵机构：机构：一般由驾驶杆（盘）、脚蹬和油门组成。正常操纵油门纵杆横杆脚蹬推/收油门推力增加/减小；俯仰、滚转、偏航是在机体坐标系下定义的。推/拉杆产生低头/抬头操纵力矩；左/右压杆产生向左/右滚操纵力矩；左/右蹬舵产生向左/右偏航操纵力矩。l符合驾驶员生理习惯的操纵。正常操纵响应（以定直平飞为基准）油门纵杆横杆脚蹬推油门加速，收油门减速；俯仰、滚转、偏航是在机体坐标系下定义的。推杆低头，拉杆抬头；左压杆左滚，右压杆右滚；左蹬舵左偏航，右蹬舵右偏航。l1、坐标变换坐标变换（1）基元坐标变换）基元坐标变换（2）坐标变换矩阵*特别注意基元变换与变换矩阵之间的关系：按照旋转顺序依次从右到左书写。重点：机体轴系到地轴系之间的变换矩阵、气流坐标轴系到机体坐标轴系之间的变换矩阵。绕绕y轴轴体轴系体轴系气流系气流系绕绕z轴轴l2、常用坐标系地面坐标系、机体坐标系、气流坐标系、航迹坐标系。比如说航迹坐标系：原点o在飞机质心，oxh轴沿飞行地速方向，oyh轴位于包含oxh轴的铅锤面内，向上为正。ozh按右手定则确定，向右为正。注意注意：机体坐标轴系、气流坐标轴系和半机体坐标轴系中的“向上”是指从机腹指向座舱盖的方向。地面轴系地面轴系机体轴系机体轴系气流轴系气流轴系航迹轴系航迹轴系，s ,s,(无风时无风时)轴系间的关系轴系间的关系相邻坐标系之间的欧拉角及其定义（物理意义）。紊流的气动等价作用紊流的气动等价作用*迎角迎角：飞行空速在飞机对称面上的投影与飞机机体xt轴之间的夹角，当空速在飞机对称面上的投影位于机体xt轴的下方时为正。侧滑角侧滑角：空速与机体对称面之间的夹角，当空速位于机体右侧时为正。l3、气流角特定重量、构形，发动机满油门(最大、加力、全加力)时，飞机能够定直平飞的最大高度，此时Vymax=0。（1）理论静升限l4、主要性能指标及相关概念飞机获得最大爬升率时的飞行速度。（2）快升速度（3）陡升速度（5）给定高度的最大/最小平飞速度 （4）有利速度（7）升阻比（8）焦点（9）简单推力法（6）需用推力/可用推力 （10）过载（11）机动性 （14）过载极曲线（15）、敏捷性 u铅垂平面内机动：水平加减速、跃升、俯冲u水平平面内机动：盘旋、转弯u空间机动：斜筋斗（12）机动动作分类（13）、过失速机动机敏性尺度及分机敏性尺度及分类 功率增加参数功率增加参数 功率损失参数功率损失参数 正和负的最大过载正和负的最大过载速率速率 最大俯仰速率最大俯仰速率 加载和卸载时间加载和卸载时间 T90T90空战周期时间空战周期时间 指向裕度指向裕度 VTRT1T21T22T3T4T1：飞机在某一速度从拉杆到最大过载的时间；：飞机在某一速度从拉杆到最大过载的时间；T21：用最大过载作减速盘旋直到达到最大升力系数的时间；：用最大过载作减速盘旋直到达到最大升力系数的时间；T22：继续以最大升力系数盘旋达到攻击时的转弯角为止的时间；：继续以最大升力系数盘旋达到攻击时的转弯角为止的时间；T3：在该速度下卸载到：在该速度下卸载到1g的时间；的时间；T4：从小速度恢复到原来速度的时间。：从小速度恢复到原来速度的时间。空战周期时间（空战周期时间（CCTCCT）是指，飞机拉过载、转弯进入攻击、卸）是指，飞机拉过载、转弯进入攻击、卸载并加速至初始速度的整个过程所需的时间。载并加速至初始速度的整个过程所需的时间。空战周期时间空战周期时间T=T1+T21+T22+T3+T4G 改变G，平飞范围左、上边界向内缩，上升性能变差，滑翔速度增加。M P Pky Ppx G低速Ppx，高速影响不大l5、各参数对基本性能的影响（1）构造参数的影响S 改变Ppx曲线左移S，平飞包线边界向左移动，上升速度减慢，滑翔速度减少。M P Pky Ppx S Pky,对平飞、爬升性能都有利。Pky 改变其增幅取决于PV的形状：PkyV和PpxV越接近，效益越大。V P Pky Ppx Vmax Pky Pky,Gfd。故应综合考虑(Pky/G)才有意义。Cx0,Ppx随V而增加，主要影响高速端，如Vmax，上升性能亦下降。为提高飞机高速性能，应着重减小高速Cx0，如采用光滑、小波阻气动外形等。Cx0改变M P Pky Ppx Cx0A改变M P Pky Ppx AA,低速段Ppx(Qi)，高速端影响不大。如Vmin，上升性能下降。为提高飞机低速性能，应着重减小诱阻因子A，如采用大展弦比、小后掠角、小梯度比气动外形等。（2）气动参数的影响Kmax,Ppx.min(=G/Kmax),同时对基本飞行性能全面有利。从气动布局来说，力求增升减阻（低速诱阻、高速波阻），但高、低速对气动外形的要求时常矛盾。Kmax改变Cyyx改变Cyyx,Vmin.yx,有利于飞机低速极限性能。折衷设计方法有：采用变后掠机翼，缺点是结构复杂；采用先进气动布局技术，如边条翼、近距耦合鸭翼、翼身融合等。精心设计可以全面提高升力特性，使Cyyx,全M数范围Kmax。基本性能多高、多快定常直线飞行续航性能多远、多久准定常直线飞行l6、飞机的续航性能主要指标航程L、航时T、活动半径Rv给定飞行状态，确定续航性能按任务的两类续航性能计算问题 v选择飞行状态和发动机工作状态，使得续航性能最佳技术航程/航时，实用航程/航时Lss Tss Lxh Txh Lxih Txih 总航程、航时中，巡航段约占90。典型巡航飞行剖面(1)、纵向过载静稳定性及其判据l7、静稳定性与静操纵性飞机处于定常直线飞行的平衡状态，受到外界瞬时扰动作用后，不经驾驶员的干预，有自动恢复到原来力矩平衡状态的趋势，则称飞机具有纵向静稳定性。(2)、纵向静稳定性与飞机重心和焦点之间的关系(3)静稳定裕度(4)纵向平衡 平衡舵偏角：保持外力、力矩平衡所需的操纵面偏角。平衡舵偏为注意：mz0称为零升力矩系数，即Cy=0时的俯仰力矩系数，主要是由于机翼弯度引起的。CyOCy0Cy1amz0mzOmz1a(5)纵向静操纵性 静操纵性：改变平衡状态所需的操纵面偏角或驾驶杆位移。由平衡状态时，操纵面偏角或驾驶杆位移与平衡迎角或速度之间的关系曲线来描述。平衡曲线平衡曲线(6)握杆机动点Y()和Y(z)的合力作用点。一般位于全机焦点和平尾焦点之间(7)单位过载舵偏角相对于定直平飞,拉升运动所需的舵偏增量与获得的过载增量的比。即重心在机动点前，则正操纵(8)单位过载杆力增量相对于定常直线飞行，定常曲线飞行的杆力增量。(9)松杆机动点1.正常松杆阻尼效果小于握杆阻尼。2.时，松杆机动点在松杆焦点之后。拉杆正过载，正常操纵。重心前移时，驾驶员操纵费力。时的质心位置，当飞机的质心位于该点时，为了使飞机增加法向过载并不需要额外施加驾驶杆力。(10)与操纵性、稳定性有关的点机尾机头(11)正常操纵要求跟焦点有关跟机动点有关握杆操纵松杆操纵(12)质心前后限 从飞机具有合适的稳定性和良好的操纵性(飞行品质)要求出发，允许的最前与最后质心位置。(13)对质心前后限的限制因素(14)航向静稳定性飞机具有自动改变机头指向消除侧滑的趋势,称为航向静稳定性或风标静稳定性。特别提醒特别提醒：航行静稳定性并不是指保持航向不变。(15)横向和航向静稳定性判据(16)影响横航向静稳定性的主要部件航向：垂尾、腹鳍、背鳍。横向：机翼（后掠角和上反角均起横向静稳定作用）、垂尾。My0(17)定直侧滑飞行的操纵要求(18)定常盘旋的操纵过程1.2.3.（1）小扰动线化的目的 为了便于研究飞行器的稳定性和操纵性，通常耍求在小扰动的前提下，把运动方程化成常系数线性方程组（包括微分方程和代数方程），从而用解析法求解或进行解析研究，并且从中归纳出一些普遍规律，提出一些飞行品质指标，作为飞行器设计的指南。（2）小扰动线化的一般步骤1)建立非线性运动方程；2)根据小扰动假设，在平衡点附近泰勒展开；3)忽略高阶小量，保留线性项；4)求得方程的系数。l8、动稳定性与动操纵性研究飞机受到扰动后，最终能否恢复到原来的飞行状态，及恢复过程的动态特性。在操纵作用下，研究飞机从一个飞行状态改变到另一个飞行状态的动态特性。（3）动稳定性（4）动操纵性（5）典型模态典型模态：每个实特征根或每对复特征根代表一种简单运动，称为典型模态。飞机总运动由各典型模态迭加。模态参数(a)半衰期或倍幅时(b)周期T或频率NT：振动一次所需时间N：单位时间振动次数(c)半衰时或倍增时内振荡次数（6）纵向运动的模态特征及其物理成因）纵向运动的模态特征及其物理成因 短周期模态短周期模态周期短，频率高，阻尼大(衰减快)的振荡运动；V基本不变:该模态幅值小；转动参数、z主要呈现短周期模态特点；特征长周期模态长周期模态周期长，频率低，衰减慢的振荡运动；、z基本不变:该模态幅值小；质心运动参数V主要表现出沉浮模态特点；沉浮模态转动惯性Iz，恢复力矩与阻尼 转动运动取决于：恢复快、阻尼大即衰减快的振荡运动 小大大原因质量m，恢复力与阻尼等恢复慢，衰减慢（甚至发散）的振荡运动小大小原因特征典型参数飞行品质要求或规范是确保飞行安全和顺利完成预定任务必须满足的要求，也是各类飞机的设计和使用过程中必须满足的要求。概述（7）纵向动态飞行品质要求）纵向动态飞行品质要求长周期模态特性要求等等级级描述描述1 1等效阻尼比等效阻尼比 0.040.042 2等效阻尼比等效阻尼比 0 03 3长长周期倍幅周期倍幅时时5555秒秒用频率和阻尼比反映飞机特性。短周期模态特性要求如阻尼比：0.3520秒。螺旋模态特性要求荷兰滚模态特性主要与飞机的实际阻尼、阻尼比和无阻尼自然频率有关。一般说来，荷兰滚阻尼愈大，频率愈高，荷兰滚衰减便愈迅速，驾驶员的评价也愈好。荷兰滚模态特性要求（11）低阶等效系统）低阶等效系统（12）低阶等效的目的及意义）低阶等效的目的及意义（13）风对航程、航时、起降性能）风对航程、航时、起降性能的影响的影响O zt xt yt xq 机体轴系zb(yb)(xb)(xw)苏联坐标体系绕机体x轴旋转90度即可得到英美坐标体系l9、英美坐标体系与苏联坐标体系间关系杆力、杆位移、力矩、角速度、杆力、杆位移、力矩、角速度、舵偏角之间的关系：舵偏角之间的关系：忽略操纵机忽略操纵机构死区：正的构死区：正的杆力增量杆力增量-正正的杆位移增量的杆位移增量-正的舵偏角正的舵偏角增量增量-负的操负的操纵力矩增量和纵力矩增量和负的角速度增负的角速度增量。量。杆力、杆位移、力矩、角速度、杆力、杆位移、力矩、角速度、舵偏角之间的关系：舵偏角之间的关系：忽略操纵机忽略操纵机构死区：正的构死区：正的杆力增量杆力增量-正正的杆位移增量的杆位移增量-正的舵偏角正的舵偏角增量增量-负的操负的操纵力矩增量和纵力矩增量和负的角速度增负的角速度增量。量。物理量间关系力矩力速度角速度角度舵偏导数系数无因次角速度问题题型名词解释6*4是非题5*2简述题4*6综合题：分析、推导题、计算