航空航天技术概论实验报告.docx

试验一、飞行原理试验一试验目的1. 生疏风洞的功用和典型构造；2. 通过烟风洞试验观看模型的气流流淌状况；3. 通过低速风洞的吹风试验了解升力与迎角、相对速度之间的关系；4. 通过对不同的飞机模型进展吹风试验把握飞机的稳定性和操纵性。二 试验内容1. 观看翼型模型或飞机模型在烟风洞中的气流流淌状况；2. 观看飞机模型的迎角大小和相对速度对升力的影响规律；3. 观看飞机模型在受到扰动失衡之后如何自动恢复到平衡状态；4. 观看飞机模型通过操纵设备来转变飞机的哪些飞行状态。三 试验设备试验设备主要包括：直流式低速风洞、烟风洞、以及各种不同类型的飞机吹风模型教具。如图 1-1 所示是烟风洞构造示意图。烟风洞也是一种低速风洞，主要用于形象地显示出围绕实 验模型的气流流淌的状况，使观看者可以清楚地看出模型的流线谱，或拍摄出流线谱的照片。1-发烟器；2-管道；3-梳状管；4-试验段；5-沉淀槽；6-烟量开关；7-烟速调整纽；8-模型迎角调整纽；9-发烟器及照明开关图 1-1烟风洞构造示意图烟风洞一般由风洞本体、发烟器、风扇电动机和照明设备等组成。风洞的剖面呈矩形， 为闭口直流式。烟从发烟器 1 产生，沿管道 2 流向梳状管 3很多并列的细管，烟雾通过梳状管形成一条条细的流线，流线流过试验段 4 时，就可以观看气流流过模型时的流淌状况。烟雾流过试验段后流人沉淀槽 5，最终流到风洞的外面。发烟器底部装有电加热器，把注入的矿油点燃而发烟。为了看得更清楚或便利摄影，风洞试验段后壁常漆成黑色，并用管状的 电灯来照明。如图 1-2 所示是一种简洁的直流式风洞的构造示意图。风洞的人造风是由风扇旋转式产生的，风扇由电动机带动，调整电动机的转速，可以转变风洞中气流的流速。1-电动机；2-风扇；3-防护网；4-支架；5-模型；6-铜丝网；7-整流格；8-天平；9-空速管；10-空速表；11-收敛段；12-试验段；13-集中段图 1-2直流式低速风洞直流式低速风洞的工作过程如下：电动机 1 驱动风扇 2 转动产生人造风，人造风首先通过收敛段 11，使气流收缩，速度增大。气流通过整流格，使涡流减小，并在试验段的进口处到达期望的流速，然后再以平稳的速度通过试验段 12。飞机或机翼模型就放在试验段的支架 4 上进展试验。气流从试验段流过集中段 13，使流速降低，能量的损失减小。最终气流通过防护网 3 流出风洞之外。进展风洞试验还需要一些周密的仪器设备，如测量模型上的空气动力大小的天平8、测量气流速度的空速表 10 和空速管 9，以及温度汁、气压计和湿度计等，另外，还需要模型外表压力分布的压力计、数据采集和处理设备以及掌握风洞运行的其他设备等。四 试验步骤、方法及数据记录1. 试验步骤以直流低速风洞为例（1） 连上电源线电源接头在设备背部，接通操作面板上的电源开关按绿色按钮；（2） 首先转动电压调整罗盘至零位，然后翻开电压和电流开关，观看电压表和电流表指示是否正常；（3） 确认电压表和电流表正常后，将需要试验的翼型模型或飞机模型放置在试验段，并固定好；（4） 转动电压调整罗盘，渐渐提高电动机功率功率不高于140；（5） 到达所要求的试验风速后，对翼型模型或飞机模型进展相应的操作，观看试验现象并记录试验结果；（6） 将电压调整罗盘调整至零位，电压和电流开关，关闭操作面板上的电源开关按红色按钮，关闭电源，并将翼型模型或飞机模型放回原处。2. 试验方法（1） 将飞机模型或翼型模型置于试验段的固定位置，调整电动机功率，使试验段气流到达预定风速。迎角 a15o20 o25 o30 o升力系数Cx阻力系数Cy升阻比K=C /Cxy（2） 分别测量在某几个迎角取a=15 o,20 o,25 o,30 o时升力系数Cx、阻力系数Cy 和升阻比K=Cx/Cy 的大小。并将测量数据记录于下表。3. 试验数据记录（1） 记录试验时翼型模型或飞机模型的迎角的角度；（2） 记录试验时电动机功率的大小和气流的流速；（3） 记录试验现象或试验结果。五 思考题1. 风洞试验有何作用？答：风洞试验的作用：是利用人造气流来进展飞机空气动力试验测试。风洞是进展航空 航天事业的关键设备，风洞试验是研制飞行器的先行官 ，打算一架飞机或其他飞行器的飞行性能，如速度、高度等，除飞机重量、发动机推力等要素外，最重要的因素是作用于飞机的空气动力。空气动力主要打算于飞机的外形。在设计和研制飞机时，首先是设计其外形， 由此就可以确定作用于飞机的空气动力并推算飞行性能。但是，这个工作只能做在最前，不 能在飞机造出来以后。故风洞试验主要用于确定飞机空气动力的试验测试。2. 影响飞机升力的因素有哪些？ 答：1机翼面积的影响；（2） 相对速度的影响；（3） 空气密度的影响；（4） 机翼剖面外形和迎角的影响.3. 什么是飞机的稳定性？飞机包括哪几个方向上的稳定性？答：所谓飞机的稳定性，是指在飞行过程中，假设飞机受到某种扰动而偏离原来的平衡状态，在扰动消逝后，不经飞行员操纵，飞机能自动恢复到原来平衡状态的特性。飞机的稳定性包括：1飞机的纵向稳定性；（2） 飞机的方向稳定性；（3） 飞机的横向稳定性.4. 什么是飞机的操纵性？驾驶员如何操纵飞机的俯仰、偏航和滚转运动？答：飞机的操纵性是指驾驶员通过操纵设备如驾驶杆、脚蹬和气动舵面等来转变飞机飞行状态的力量。驾驶员如何操纵飞机的俯仰：飞机在飞行过程中，操纵升降舵，飞机就会围着横轴转动，产生俯仰运动。飞行员向后拉驾驶杆，经传动机构传动，升降舵便向上偏转，这时，水平尾翼上的向下附加升力就产生使飞机抬头的力矩，使飞机上仰；向前推驾驶杆，则升降舵向下偏转，使机头下俯。驾驶员如何操纵飞机偏航：在飞机飞行过程中，操纵方向舵，飞机则绕立轴转动，产生偏航运动。飞行员向前蹬左脚蹬，方向舵向左偏转，在垂直尾翼上产生向右的附加侧力，此力使飞机产生向左的偏航力矩，使机头向左偏转；向前蹬右脚蹬，飞机产生向右的偏航力矩，使机头向右偏转。驾驶员如何操纵飞机的滚转运动：飞机在飞行过程中，操纵副翼，飞机便围着纵轴转动，产生滚动运动。向左压驾驶杆， 左副翼向上偏转，右副翼向下偏转，这时左机翼升力减小，右机翼升力增大，则产生左滚的 滚动力矩，使飞机向左倾转；向右压驾驶杆，则右副翼向上偏转，左副翼向下偏转，产生右滚的滚动力矩，飞机便向右偏转。六试验收获心得体会。通过本次飞行原理试验，使我生疏了风洞的功用和典型构造，生疏到风洞试验对进展航 空航天事业的重要性。由于航空器、航天器，包括像先进的空中武器装备，比方，比方先进的隐身战斗机等等，都是需要通过风洞，通过空气动力技术去设计它、试验它。而我国作为进展中国家，要进展大飞机，要进展军用飞行器，必需要有与之相关的专家。作为当代 大学生，我们应努力把握相关方面的学问，为祖国的强大与进展做出自己的奉献。试验二、发动机构造试验一试验目的1. 生疏航空发动机的功用和典型构造；2. 通过试验把握燃气涡轮发动机各个部件的组成、功用。二试验内容观看燃气涡轮发动机各个部件的组成，并了解和分析各局部的功用。三试验设备试验设备主要包括：活塞式航空发动机、涡喷六燃气涡轮发动机。如图 2-1 所示是活塞式航空发动机示意图。活塞式航空发动机是一种燃烧汽油的往复式内燃机，可带动螺旋桨高速转动而产生推力，主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气活门和排气活门等组成。气缸是发动机的工作腔，油气混合气体在气缸内燃烧，产生高温高压燃气推动 活塞作直线运动，并带动曲轴旋转。活塞用于承受油气混合气体在燃烧时所产生的燃气压力， 并将燃料燃烧后的内能转变为活塞运动的机械能。连杆将活塞和曲轴连接在一起，用于传递 活塞和曲轴之间的运动。曲轴将活塞的往复运动变成自身的旋转运动，并带动螺旋桨转动， 使发动机产生推力。图 2-1 活塞式航空发动机构造示意图如图 2-2 所示为涡轮喷气发动机构造示意图。涡轮喷气发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件组成。涡轮喷气发动机的工作过程如下：空气首先由进气道进入 发动机，空气流速降低，压力上升。当气流经过压气机后，空气压力可提高几倍甚至数十倍可高达 30 倍以上。具有较高压力的空气进入燃烧室，与从喷嘴喷出的燃料充分混合，经点火后燃烧，燃料的化学能转换为内能。此后，燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮工作，高 速旋转的涡轮产生气械能，带动压气机和其他附件工作。涡轮出口燃气直接在喷管中膨胀，使燃气可用能量转变为高速喷流的动能而产生反作用力。四试验方法图 2-2涡轮喷气发动机构造示意图试验时承受教师表达、学生提问、教师和学生沟通争论的方式进展。五思考题1. 进气道的作用是什么？答：燃气涡轮发动机进气道的作用：（1） 冲压恢复，尽可能多地恢复气流总压。（2） 流经进气道时具有尽可能小的流淌损失。（3） 供给均匀气流，在压气机进口处具有尽可能均匀的气体流场，保证压气机正常工作。（4） 进气道引起的飞行阻力必需尽可能的小。2. 试述轴流式压气机的主要组成和它的增压原理。答：轴流式压气机的主要组成：进口、收缩器、导向叶片导叶、动叶片、转子、扩压器、出口。增压原理：伯努利方程，气体从进口流入压气机，经收缩器时流速得到初步提高，进口 导向叶片使气流改为轴向，同时还起扩压管的作用，使压力有所提高。转子在外力作用下作 高速转动，固装在转子上的动叶片推动气流，使气流获得很高的流速。高速气流进入导叶， 气流淌能降低而压力上升，相邻导叶叶片间的通道相当于一个扩压管。气体流经每一级连续 进展类似的过程，使气体压力渐渐上升。3. 试述喷气发动机燃烧室的主要组成及各局部的功用。答：火焰筒、燃烧室外套：火焰筒和燃烧室外套之间流小股空气冷却火焰筒壁。喷嘴：提高燃料的雾化质量，以便使燃料与空气充分混合。涡流器：使空气产生涡流，以便与燃料均匀混合，并在适当部位形成点火源。4. 涡轮的作用是什么？答：涡轮的功用是将燃烧室出口的高温、高压气体转换为机械能。轮叶片通道的外形与压气机叶片的通道正好相反。5. 加力燃烧室的作用是什么？为什么加力燃烧室不宜长时间工作？ 答：加力燃烧室的作用：在燃气涡轮发动机中，向涡轮或风扇后的气流中喷油并燃烧，使气流温度大幅度增加，并从喷管高速排出以获得额外推力的装置。加力燃烧室不宜长时间工作缘由：使用加力燃烧室时，燃油消耗率很大，温度也很高，因此不宜长时间工作。6. 尾喷管的形式有哪些？什么时候承受收敛集中形喷管？ 答：尾喷管的形式：简洁收敛式尾喷管、拉瓦尔喷管、收敛集中式引射喷管。当需要供给发动机的工作效率， 获得更大的推力是承受收敛集中形喷管。六 试验结论或试验收获心得体会。答：通过本次试验，使我们学到和把握了燃气涡轮发动机构造和原理、理论力学、材料 学等有关学问。同时，还逐步了解和把握各种加工工艺。总之，在活动中，接触和运用的学问是格外丰富的，在教师的引导和讲解下，大大促进了我们对学好文化学问课的决心。