航空航天技术概论-第二章-飞行环境及飞行原理
《民航概论》教学课件：第二章 民用航空器
5、飞机
• 指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞 行的重于空气的航空器。 • 飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大， 并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼 提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为 飞机，这两条缺一不可。譬如：一个飞行器它的密度小于空 气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中 滑翔，则被称为滑翔机；飞行器的机翼如果不固定，靠机翼 旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。因此飞机的精确定义 就是：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航 空器。
农业机
初级教练机
高级教练机
第一节 民用航空器的分类和发展
三、民用航空器的使用概况和使用要求
• 使用概况
• 使用要求
•安全性 •快速 •经济性 •舒适程度 •环保要求
第二节 飞行基本原理
一、飞机升力的产生
飞机的种类虽然繁多，但它们的基本原理都是
类似的，它们像鸟一样有一个翅膀，但这个翅膀是
固定不动的，称之为机翼。通过发动机的推力或螺 旋桨的拉力使飞机向前运动，在前进中气流流过机 翼产生升力使飞机升空。
8、扑翼机
• 机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的 航空器。又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力， 还产生向前的推动力。中国春秋时期就有人试图制 造能飞的木鸟。15世纪意大利的达· 芬奇绘制过扑 翼机的草图。1930年，一架意大利的扑翼机模型进 行过试飞。此后出现过多种扑翼机的设计方案，但 由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解 决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
• 飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中， 就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空 气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产 生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气 流动的基本规律。流动的空气就是气流，一种流 体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理 和伯努利定理：
2飞机飞行的基本原理
大气的物理特性与标准大气
1、大气的物理特性 （4）可压缩性
气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密度和体积 改变的性质。
不同状态的物质可压缩性也不同。液体对这种变化的反 应很小，因此一般认为液体是不可压缩的；而气体对这种 变化的反应很大，所以一般来讲气体是可压缩的物质。
当大气流过飞行器表面时，压强会发生变化，密度也会 随之发生变化。但是，当气流的速度很低时，压强的变化 量较小，其密度的变化也很小。研究大气低速流动的有关 问题时，可不考虑大气的可压缩性的影响。当大气流动的 速度较高时，就必须考虑大气的可压缩性。由于可压缩性 的影响，使得大气以超音速和低速流过飞行器表面时有很 大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。
大气层
2、平流层
平流层位于对流层之上，顶界伸展到50～55km，空气稀薄， 所包含的空气质量约占整个大气质量的四分之一。在平流 层内，空气没有上下对流，只有水平方向的风，这种水平 风的形成，是由于高空中空气稀薄，摩擦力减小，当空气 随着地球自转而运动时，上层空气落后于下层空气，就形 成了与地球自转方向相反，方向一定的水平风。
大气层
5、散逸层 散逸层又称为外层，是地球大气的最外层，
它的边缘和极其稀薄的星际气体没有明显的分
界，一般认为在2000～3000km的高度。由于远
离地面，受地球引力作用小，因而大气分子不 断向星际空间逃逸。
大气的物理特性与标准大气
1、大气的物理特性 (1)连续性 大气是由分子构成的，在标准状态下（即在气体温
大气层
对流层的特点 （1）气温随高度升高而降低：在对流层内，平均每升高
100m气温下降0.65℃，所以由叫变温层。该层的气温主 要靠地面辐射太阳的热能而加热，所以离地面越近，空 气就越热，气温随高度的增加而逐渐降低。爬过高山的 人都知道山上比山下冷，就是这个道理。 （2）有云、雨、雾、雪等天气现象：地球上的水受太阳照 射而蒸发，使大气中聚集大量的各种形态的水蒸气，随 着尘埃被带到空中，几乎全部水蒸气都集中在这一层大 气内，因而在不同的气温及条件下，就会形成云、雨、 雾、雪、雹等天气现象。
飞行器的飞行原理(一)
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本章内容概要
飞行环境
流体流动的基本规律
飞机上的空气动力作用及原理
高速飞行的特点 飞机的飞行性能、稳定性和操纵性 直升机的飞行原理 火箭飞行原理 航天器飞行原理
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2.1 飞行环境
2.1.1 大气飞行环境
包围地球的空气层是航空器唯一的飞行活动环境， 也是导弹和航天器的飞行环境。
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2.1.2 近地空间环境（续）
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2.1.3 国际标准大气
国际标准大气是由国际性组织颁布的一种“模式 大气”。它依据实测资料，用简化方程近似地表 示大气温度、密度和压强等参数的平均铅锤分布。 各地的实际大气参数与国际标准大气之间存在差 别。 国际标准大气有如下规定：大气被看成完全气体， 服从气体的状态方程；以海平面的高度为零高度。 在海平面上，大气的标准状态为：气温为15℃， 压强为一个标准大气压，密度为1.225kg/m3，声 速为341m/s。
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2.1.4 大气的物理性质
大气的状态参数和状态方程
对一定数量的气体，它的压强 p 、温度 T 和密度 ρ 这 三个参数就可以决定它的状态。
p RT
其中，T为大气的绝对温度（单位K）R为气体常数， 对于空气其值为287.05J/kg· K。
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2.1.4 大气的物理性质（续）
连续性
假设：空气不是分子组成的，而是由连续介质构成。 假设成立条件：飞行器的尺寸远远大于空气分子的平均自 由行程（一个空气分子经一次碰撞后到下一次碰撞前平 均走过的距离）。
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[补充概念] 流量
单位时间内流过流管横 截面的流体质量称为流 量。
航空航天技术概论--实验报告
实验一、飞行原理实验(一) 实验目的1．熟悉风洞的功用和典型构造；2．通过烟风洞实验观察模型的气流流动情况；3．通过低速风洞的吹风实验了解升力与迎角、相对速度之间的关系;4．通过对不同的飞机模型进行吹风实验掌握飞机的稳定性和操纵性。
（二）实验内容1．观察翼型模型或飞机模型在烟风洞中的气流流动情况;2．观察飞机模型的迎角大小和相对速度对升力的影响规律；3．观察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．观察飞机模型通过操纵设备来改变飞机的哪些飞行状态。
（三）实验设备实验设备主要包括：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环绕实验模型的气流流动的情况，使观察者可以清晰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-实验段;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，流线流过实验段4时，就可以观察气流流过模型时的流动情况。
烟雾流过实验段后流人沉淀槽5，最后流到风洞的外面。
发烟器底部装有电加热器，把注入的矿油点燃而发烟。
为了看得更清楚或方便摄影，风洞实验段后壁常漆成黑色,并用管状的电灯来照明。
如图1-2所示是一种简单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,可以改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-实验段；13—扩散段图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,并在实验段的进口处达到希望的流速，然后再以平稳的速度通过实验段12.飞机或机翼模型就放在实验段的支架4上进行实验.气流从实验段流过扩散段13，使流速降低，能量的损失减小.最后气流通过防护网3流出风洞之外。
《航空航天概论》课程教学大纲
《航空航天概论》课程教学大纲课程编号：B2F050110课程中文名称：航空航天概论课程英文名称：Introduction to Aeronautics and Astronautics开课学期：秋/春季学分/学时：2.0/24+10°先修课程：建议后续课程：适用专业/开课对象：所有专业/全校1年级本科生团队负责人：杨超贾玉红责任教授：执笔人：贾玉红核准院长：一、课程的性质、目的和任务《航空航天概论》是各专业一年级学生的必修课程，主要向学生介绍航空航天技术所涉及学科的基本知识、基本原理及其发展概况。
本课以飞行器（航空器和航天器）为中心，分别介绍了飞行原理、动力系统、机载设备、构造以及地面设备等方面的初步知识、原理和技术，并尽量反映上述学科的最新成就和发展动态。
通过该课程的学习，学生应对航空航天技术所涉及学科的基本知识、基本原理有一个全面和系统的了解，培养学生爱航空航天、学航空航天、投身于航空航天的兴趣和爱好，进一步培养学生的航空航天工程意识，提升国际视野，并为后继课程的学习打下基础。
本课程重点支持以下毕业要求指标点：1.1掌握飞行器设计的基本理论、基本知识1.2飞行器设计的基本能力1.3熟悉航空航天飞行器设计的方针、政策和法规1.4熟悉航空航天的理论前沿、应用前景和发展动态,具备创新意识1.5良好的思想品德、社会公德和职业道德的能力二、课程内容、基本要求及学时分配第一章航空航天发展概况（6学时）1. 航空航天的基本概念（掌握）2. 飞行器的分类、组成与功用（掌握）3. 航空航天发展概况（掌握）4. 我国的航空航天工业（掌握）5. 航空航天技术现状及未来发展趋势（了解）重点支持毕业要求指标点1.3，1.4，1.5第二章飞行环境和飞行原理（8学时）1. 飞行环境（了解）2. 流动气体的基本规律（掌握）3. 飞机上的空气动力作用及原理（掌握）4. 高速飞行的特点（掌握）5. 飞机的飞行性能，操纵性和稳定性（掌握）6. 直升机的飞行原理（掌握）7. 航天器的飞行原理（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第三章飞行器动力系统（3学时）1. 发动机的分类及特点（了解）2. 活塞式航空发动机（掌握）3. 空气喷气发动机（掌握）4. 火箭发动机（掌握）5. 组合发动机（了解）6. 非常规推进系统（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第四章飞行器机载设备（3学时）1. 传感器、飞行器仪表与显示系统（掌握）2. 飞行器导航系统（掌握）3. 飞行器自动控制系统（掌握）4. 其他机载设备（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2第五章飞行器的构造（4学时）1. 对飞行器结构的一般要求和常用的结构材料（了解）2. 航空器的构造（掌握）3. 航天器的构造（掌握）4. 火箭和导弹的构造（了解）5. 地面设施和保障系统（了解）重点支持毕业要求指标点1.1，1.2三、教学方法本课程采用理论教学和现场教学相结合的方法，理论教学主要讲授基本原理和基础知识，大比例现场教学让学生对所学内容有更直观的认识，加深对理论知识的学习和理解。
航空航天概论复习重点知识点整理
航空航天概论复习重点知识点整理第一章绪论1.叙述航空航天的空间范围航空航天是人类利用载人或不载人的飞行器在地球大气层中和大气层外的外层空间(太空)的航行行为的总称。
其中,大气层中的活动称为航空,大气层外的活动称为航天。
大气层的外缘距离地面的高度目前尚未完全确定,一般认为距地面90~100km是航空和航天范围的分界区域。
2.简述现代战斗机的分代和技术特点超音速战斗机分代一(50年代初) 二(60年代) 技术特点代表机型低超音速(1.3~1.5)飞行;最大升限达170米格-29;F-100 00m 速度普遍超过2;最大高度2万米并出现双米格-21、米格-23;F-104、F-105、F-三飞机 4;幻影-3、幻影F-1(法);英国P-追求高空高速 1闪电;瑞典SAAB-37雷、SAAB-35龙;J-7、J-8 保留高空高速,强调机动性能、低速性能;米格-29、苏-27;F-14、F-15、F-普遍装配涡扇发动机;大量采用新技术 16、F-18;狂风，幻影2000 超音速巡航、过失速机动能力、隐身能力F-、良好的维护性、短距起落能力 22(超视距作战、近距离格斗、隐身、相控阵雷达、中距空空导弹)、F-35;M1.44、S-37 三(70年代中期、80年代早期) 四(现在) 3.简述直升机的发展史、特点及其旋翼的工作原理发展史特点:a.可垂直起降、对起降场地木有太多特殊要求,b.可在空中悬停,c.能沿任意方向飞行但速度比较低、航程相对较短; 工作原理:直升机以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源,动能守恒要求,旋翼升力的获得靠向下加速空气,因此对直升机而言由旋翼带动空气向下运动,每一片旋翼叶片都产生升力,这些升力的合力就是直升机的升力。
4.试述航空飞行器的主要类别及其基本飞行原理A.轻于空气(浮空器):气球;飞艇。
原理:靠空气静浮力升空。
气球没有动力装置,升空后只能随风飘动或被系留在某一固定位置;飞艇装有发动机、螺旋桨、安定面和操纵面,可控制飞行方向和路线。
航空航天概论第一、二章
《航空航天概论》复习资料绪论1．航空：在地球周围稠密大气层内的航行活动。
航天：在大气层以外的近地空间，行星际空间，行星际附近以及恒星及空间的航行活动。
联系：地面发射的航天器或当航天器返回地面时，都要穿过大气层特别是水平起降的航天飞机，其起飞和降落过程均与飞机极为相似，就与航空航天的特点，因此航空与航天不仅是紧密联系的而且有时是难以区分的。
2．飞行器的概念：在地球大气层内或大气层外的空间飞行的器械统称。
分类：航空器、航天器、火箭、导弹。
3．航空器：在大气层内飞行的飞行器。
分为轻于空气的航天器（气球、飞艇）和重于空气的航天器（飞机滑翔机、直升机、旋翼机）。
航天器：在大气层外飞行的飞行器。
分为无人航天器（人造地球卫星、空间探测器）和载人航天器（载人飞船、航天站、航天飞机）。
导弹：依靠制导系统控制器飞行轨迹的飞行武器（弹道式导弹、巡航导弹、可高机动飞行的导弹、地空导弹、空空导弹）。
火箭：靠火箭发动机（化学、核、电）提供推动力的飞行器。
（无控火箭弹、探空火箭、远载火箭）。
4．⑴轻于空气的航天器：10世纪初中国“孔明灯”。
18世纪末法国蒙哥尔费兄弟热气球。
1783年10月15日Ｅ．Ｐ．罗奇埃和达尔郎特，热气球1000m高度12min飞行12km。
⑵重于空气的航天器：1903年12月17日莱特兄弟，“飞行者”1号飞行4次。
⑶火箭导弹：1942年纳粹德国V-2火箭，发射第一个以火箭发动机为动力的弹道导弹。
⑷航天：1957年10月4日，苏联发射第一个人造卫星。
1969年7月16日，美国航天员第一次登上月球。
５．大气层①对流层：高度上升气温下降，空气对流运动明显。
②平流层：高度上升气温开始不变→略升高→20km-30km以上急升，气流平稳，能见度好③中间层：高度上升气温下降，空气有相当剧烈的垂直方向运动。
④热层：高度上升气温上升，空气处于高度电离状态。
⑤散逸层：空气稀薄，空气分子不断向星际空间逃逸。
6.飞行环境：⑴自然环境--真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流行体。
航空航天概论复习重点知识点整理
第一章绪论1.叙述航空航天的空间范围航空航天是人类利用载人或不载人的飞行器在地球大气层中和大气层外的外层空间(太空)的航行行为的总称。
其中,大气层中的活动称为航空,大气层外的活动称为航天。
大气层的外缘距离地面的高度目前尚未完全确定,一般认为距地面90~100km是航空和航天范围的分界区域。
2.简述现代战斗机的分代和技术特点发展史特点:a.可垂直起降、对起降场地木有太多特殊要求,b.可在空中悬停,c.能沿任意方向飞行但速度比较低、航程相对较短;工作原理:直升机以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源,动能守恒要求,旋翼升力的获得靠向下加速空气,因此对直升机而言由旋翼带动空气向下运动,每一片旋翼叶片都产生升力,这些升力的合力就是直升机的升力。
4.试述航空飞行器的主要类别及其基本飞行原理A.轻于空气(浮空器):气球;飞艇。
原理:靠空气静浮力升空。
气球没有动力装置,升空后只能随风飘动或被系留在某一固定位置;飞艇装有发动机、螺旋桨、安定面和操纵面,可控制飞行方向和路线。
B.重于空气:固定翼航空器(飞机+滑翔机);旋翼航空器(直升机+旋翼机);扑翼航空器(扑翼机)。
原理:靠空气动力克服自身重力升空。
飞机由固定的机翼产生升力,装有提供拉力或推力的动力装置、固定机翼、控制飞行姿态的操纵面,滑翔机最大区别在于升空后不用动力而是靠自身重力在飞行方向的分力向前滑翔(装有的小型发动机是为了在滑翔前获得初始高度);旋翼机由旋转的机翼产生升力,其旋翼木有动力驱动,由动力装置提供的拉力作用下前进时,迎面气流吹动旋翼像风车似地旋转来产生升力;直升机的旋翼是由发动机驱动的,垂直和水平运动所需要的拉力都由旋翼产生;扑翼机(振翼机)像鸟类翅膀那样扑动的翼面产生升力和拉力。
5.简述火箭、导弹与航天器的发展史6.航天器的主要类别A.无人航天器:a.人造卫星(科学卫星、应用卫星、技术试验卫星),b.空间平台,c.空间探测器(月球探测器、行星探测器);B.载人航天器:a.载人飞船(卫星式、登月式),b.空间站,c.轨道间飞行器(轨道机动器、轨道转移器),d.航天飞机。