《民航概论》课件--民用航空器.pdf

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1、民用航空器民用航空器2.1 民用航空器的分类和发展一、航空器的分类飞艇 热气球 滑翔机 莱特兄弟制作的“飞行者 1 号” 1903 年首飞 B737 系列 波音 787 A380 二、民用飞机的分类按用途分：二、民用飞机的分类航线飞机二、民用飞机的分类客机 1）按航程分：二、民用飞机的分类客机 2）按发动机类型分：二、民用飞机的分类客机 3）按飞行速度分：二、民用飞机的分类客机“协和”号超音速客机二、民用飞机的分类客机“协和”号超音速客机二、民用飞机的分类客机“协和”号超音速客机三大弱点二、民用飞机的分类客机“协和”号超音速客机二、民用飞机的分类客机4）按客座数分二、民用飞机的分类客机5）按机

2、身直径分二、民用飞机的分类通用航空飞机 1 ）公务机2）农业机3）教练机4）多用途轻型飞机三、民用航空器的使用要求 2.2 飞行基本原理一、空气动力学基础流体模型化理想流体，不考虑流体粘性的影响。不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma 0.4 。 绝热流体，不考虑流体温度的变化， Ma 0.4 。 （一）连续性定理（一）连续性定理日常生活中的连续性定理（二）伯努利定理深入理解动压、静压和总压伯努利定理适用条件深入理解动压、 静压和总压二、飞机 升力的产生升力的产生原理 升力的产生原理升力的产生原理上下表面出现的压力差， 在垂直于（远前方）相对 气流方向的分量， 就是升力。升力公式升力系数随迎角

3、的变化规律三、 飞机上的作用力阻力 摩擦阻力压差阻力压差阻力的产生影响压差阻力的因素 干扰阻力诱导阻力翼尖涡的形成翼尖涡的立体形态翼尖涡的形态诱导阻力的产生空气在翼尖形成漩涡，产生一个向下的下洗速度，使原来的相对气流速度方向发生改变，由vv ，使升力 L 偏转到 L ，L的水平分量D，即为诱导阻力。 如下图所示：影响诱导阻力的因素翼梢小翼 翼梢小翼激波阻力对于高速飞行， 除了上述四个阻力外， 还产生激波阻力。产生原因当物体以接近于音速飞行时，物体前方形成一层剧烈压缩的空气层，该层空气密度增加，阻力增加，空气分子剧烈碰撞，使稳定增加，称为激波。激波导致：阻力增加，升力减小，形成“音障”。飞机速度

4、接近和超过音速时，只有当推力增大到一定程度时，才能克服激波带来的阻力，突破音障。马赫数 M V：飞行速度； a：当地音速超音速飞机在超越音障时，由于激波的传播，发出雷鸣般的声音，称音爆。超音速飞行，燃料消耗大，经济性差。 高亚音速飞机在局部区域上可能达到或超过音速，产生局部激波。 应尽可能推迟激波的产生， 如采用后掠翼， 超临界翼型。阻力相关资料总空气动力四、飞机的飞行控制四、飞机的飞行控制飞机的平衡1）机体轴系四、飞机的飞行控制四、飞机的飞行控制四、飞机的飞行控制四、飞机的飞行控制 平衡的概念：所有作用于飞机的外力和力矩之和都等于零的状态为飞机的平衡状态。平衡包括：作用力平衡、力矩平衡飞机的

5、纵向平衡飞机的横向平衡 飞机的航向平衡四、 飞机的飞行控制飞机的稳定性稳定性的概念四、飞机的飞行控制飞机的稳定性俯仰稳定性方向稳定性横侧稳定性四、飞机的飞行控制 2.1 飞机的俯仰稳定性 2.2 飞机的方向稳定性 2.3 飞机的横向稳定性 操纵性的定义飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。升力和阻力之和称为总空气动力。 1. 飞机的平衡 2. 飞机的稳定性 3. 飞机的操纵性飞机的平衡之： 飞机的运动绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰转动绕立轴（OY轴）的转动称为偏航运动飞机的平衡之：飞机的运动绕纵轴（ OX轴）的转动称为横滚运动飞机的平衡之：飞机的运动飞机的

6、平衡结论： 欲使物体具有稳定性飞机的稳定性是指， 飞机受扰偏离原平衡状态， 偏离后飞机能自动恢复到原平衡状态的能力。物体在受到扰动后能够产生稳定力矩，使物体具有自身恢复到平衡状态的趋势在恢复过程中同时产生阻力力矩，保证物体最终恢复到平衡状态什么是俯仰稳定性飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。俯仰稳定性的实现飞机的俯仰稳定性，由水平尾翼产生的俯仰稳定力矩实现。 水平尾翼正常布局的飞机的平尾的安装角通常要比机翼的安装角更小。 平尾产生俯仰稳定力矩瞬间受扰机头上抬扰动运动消失迎角恢复原值平尾附加升力俯仰稳定力矩什么是方向

7、稳定性飞机的方向稳定性， 指的是飞行中， 飞机受微小扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后， 飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。方向稳定性的实现主要由垂尾产生方向稳定力矩来实现。横轴 后掠角上反角和后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩。其他方向稳定力矩的产生上反角 机身 四分之一翼弦连线什么是横向稳定性飞机的横向稳定性， 指的是飞机绕纵轴的稳定性， 也叫侧向稳定性。影响侧向稳定性的主要因素是机翼的上反角、后掠角和垂尾的大小。横侧稳定性主要由侧滑中机翼的上反角和后掠角产生上反角产生的横侧稳定力矩上反角情况下， 侧滑前翼的迎角更大， 升力大于侧滑后翼的升力， 从而产生绕纵轴的横侧稳定力矩。后

8、掠角产生的横侧稳定力矩后掠角情况下， 侧滑前翼的有效分速大， 因而升力大于侧滑后翼的升力，从而产生横侧稳定力矩。 2.4 飞机的方向稳定性和横侧稳定性的关系飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生明显的飘摆现象， 称为荷兰滚。飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强， 在受扰产生倾斜和侧滑后， 易产生缓慢的螺旋下降。飞机的方向稳定性与横侧稳定性是相互关联的。 2.4 飞机的稳定性分析飞机的稳定性是飞机本身应具有的一种特性。飞机的的稳定性是相对的、 有条件的。 3. 飞机的操纵性流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相等。 1 2 S1,v1 S2,v2 设：单位时间内流过截面的流

9、体质量为m ，则有：则根据质量守恒定律可得：结论：空气流过一流管时， 流速大小与截面积成反比。山谷里的风通常比平原大河水在河道窄的地方流得快，河道宽的地方流得慢同一流管的任意截面上， 流体的静压与动压之和保持不变。能量守恒定律是伯努力定理的基础。（二）伯努利定理于是有：动压，单位体积空气所具有的动能。 这是一种附加的压力， 是空气在流动中受阻， 流速降低时产生的压力。静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中，静压等于当时当地的大气压。总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为， 气流速度减小到零之点的静压。同一流线： 总压保持不变。 动压越大，静压越小。流速为零的静压即为总压。气

10、流是连续、稳定的，即流动是定常的。 空气没有粘性， 即空气为理想流体。流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。同一流管：截面积大，流速小，压力大。截面积小，流速大，压力小。相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？起点 终点 前方来流被机翼分为了两部分：一部分从上表面流过，一部分从下表面流过。由连续性定理或小狗与人速度对比分析可知，流过机翼上表面的气流， 比流过下表面的气流的速度更快。流过上表面的气流流过下表面的气流机翼升力的着力点，称为压力中心 Center of Pressure 迎角迎角：翼弦和相对气流方向的夹角。飞机的升力系数飞机的飞行动压机翼的面积。当临界，

11、升力系数随迎角增大而增大。当临界，升力系数为最大。 当临界，升力系数随迎角的增大而减小， 进入失速区。 临界 升力 重力 推力 阻力 Lift Pull Weight Drag 升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。阻力是与飞机运动轨迹平行， 与飞行速度方向相反的力。 阻力阻碍飞机的飞行， 但没有阻力飞机又无法稳定飞行。飞机的阻力系数飞机的飞行动压机翼的面积。对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：摩擦阻力Skin Friction Drag 压差阻力 Form Drag 干扰阻力 Interference Drag 诱导阻力 Induced

12、 Drag 废阻力 Parasite Drag 粘性 升力 阻力产生原因由于飞机表面上空气有粘性， 气流与飞机表面发生粘滞摩擦而引起的与飞行方向相反的力，称为摩擦阻力。 影响摩擦阻力的因素摩擦阻力的大小与附面层的类型密切相关，此外还取决于空气与飞机的接触面积和飞机的表面状况。紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大。飞机的表面积越大，摩擦阻力越大。 飞机表面越粗糙，摩擦阻力越大。压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区，压强降低； 而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大， 这样机翼前后缘就产生了压力差，从而使机翼产生压差阻力。总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、 形状和迎角有关。 迎风面积大，压差阻力大。