飞行器的基本概念
飞行器创新设计
8、飞行器创新设计
• 四代机F-22 • Super Maneuverability • Supersonic Cruise • Stealth • STOL(Short Take-off and Landing)
8、飞行器创新设计
• • • • • • • • UCAV 远航程 长航时 高隐身 超机动 大载荷 自主飞行 纵深打击
轨道方程与宇宙速度
• 航天器的轨道方程为圆锥曲线 圆锥曲线的一般方程为
p r 1 e cos f
其中：r：圆锥曲线的任意一点到焦 点的距离。e ：圆锥曲线的偏心率。p ： 正焦距或半通径。f ： r与焦点至近心点 之间连线的夹角，叫真近点角
轨道方程与宇宙速度
• 圆锥曲线的类型： • e=0时，r=p，圆锥 曲线为圆 • 0<e<1时，圆锥曲线 为椭圆 • e=1且f=180度，圆 锥曲线为抛物线 • e>1时，圆锥曲线为 双曲线
中国航空学会
第三届“创新杯”飞行器设计大赛系列讲座
飞行器创新设计
北京航空航天大学 黄 俊
内容
1、飞行器基本概念 2、设计要求与飞行器设计 3、飞行器设计过程 4、飞行器设计的特点 5、数字化设计技术 6、飞行器的未来发展 7、飞行基本原理 8、飞行器创新设计
1、飞行器基本概念
3、飞行器设计过程
3、飞行器设计过程
3、飞行器设计过程
3、飞行器设计过程
4、飞行器设计的特点
• 作为一种涉及到多个学科的复杂工程系统， 现代飞行器设计一般具有以下特点 • 科学性 • 创造性 • 非唯一性 • 反复迭代，多轮逼近 • 综合与协调
科学性
创造性
非唯一性
反复迭代，多轮逼近
飞行器原理
超声速： 1.3 Ma 5.0； 高超声速： Ma >5.0
低速： Ma 0.4; 亚声速： 0.4 Ma 0.85； 跨声速： 0.85 Ma 1.3
v a
三、气体流动基本规律
超声速气流在变截面管道中流动情况和低速气流相反。 收缩管道超声速气流减速、增压；扩张形管道使超声速气 流增速、减压。
四、 飞机飞行原理
4.5 超声速飞机的气动外形
1. 飞机气动布局
超声速飞机的气动外 形，广义上讲是指飞机主 要部件的数量以及他们之 间安排和配置。
不同的布局型式对飞 机的飞行性能、稳定性和 操纵性有重大影响。
四、 飞机飞行原理
2. 飞机的几何外形和参数
机翼平面形状主要参数： 翼展、翼弦、前缘后掠角等。 影响飞机气动主要参数： 前缘后掠角、展弦比、梢根比、翼型相对厚度。
4.2 机翼升力的产生和增升装置
翼型的定义：
四、 飞机飞行原理
翼型按速度分： 翼型按形状分：
四、 飞机飞行原理
翼型几何参数：
翼弦：前缘和后缘之间的连线。 迎角：翼弦与相对气流速度之间的夹角。
四、 飞机飞行原理
1. 机翼升力的产生
前缘
后缘
空气动力作用点
翼弦
四、 飞机飞行原理
升力的大小与翼型形状和迎角大小有很大关系。不对称的流线型翼 型在迎角为零时仍可产生升力。
2. 伯努利定理（1738年）
伯努利定理是能量守恒定律在流体中的应用。伯努利定 理描述了流体在流动过程中流体压强和速度之间的流动关系。
丹尼尔·伯努利
不可压缩 理想流体 的伯努力 方程
连续性定理和伯努力方程是分析和研究飞机上空气动力产生的物理原因及 其变化规律的基本定理。
飞行器名词解释
飞行器名词解释
飞行器（flight vehicle）是一种由人类制造、能飞离地面、在大气层内或大气层外空间飞行的机械飞行物。
飞行器可以分为航空器和航天器两大类。
1. 航空器是指在大气层内飞行的飞行器，例如气球、飞艇、飞机、直升机等。
航空器依据获得升力的方式不同可以分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两类。
轻于空气的航空器依靠空气的浮力飘浮于空中，如气球、飞艇等；重于空气的航空器包括非动力驱动和动力驱动两种类型，非动力驱动的如滑翔机，动力驱动的如固定翼飞机和直升机。
2. 航天器是指在大气层外飞行的飞行器，例如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等。
航天器在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后依靠惯性做与天体类似的轨道运动。
此外，火箭和导弹也是重要的飞行器类型，它们通常用于将航天器送入太空或者用于军事目的。
空天飞行器的基本概念 -回复
空天飞行器的基本概念-回复【空天飞行器的基本概念】空天飞行器，作为一种新型的航空航天装备，是现代科技与工程技术深度融合的产物，它既具备航空飞行器在大气层内飞行的能力，又拥有航天器进入太空、在轨运行以及返回地球的技术特点。
空天飞行器的出现和发展，标志着人类对天空和太空探索能力的又一次飞跃。
一、空天飞行器的定义及分类空天飞行器（Aerospace Vehicle）是指能够在地球大气层内外自由往返飞行，并能执行多种任务的飞行器。
其涵盖了从起飞、升空、入轨、空间作业到再入大气层、着陆等一系列复杂的飞行阶段。
按照功能和任务的不同，空天飞行器大致可以分为以下几类：1. 空天飞机：以重复使用为主要特征，可在机场水平起降，通过自身动力直接飞向太空，完成任务后再返回地面，如美国的X-37B轨道试验飞行器和中国的神龙空天飞机等。
2. 卫星发射载具：这类空天飞行器主要用于将卫星送入预定轨道，例如SpaceX公司的“猎鹰9号”火箭就具有部分重复使用的设计理念。
3. 亚轨道飞行器：主要进行临近空间飞行，不进入地球轨道，但可以达到或超过一般商用客机飞行高度数倍，如维珍银河公司的太空船二号。
4. 太空探测器：这类空天飞行器通常用于深空探测任务，如火星车、月球探测器等，它们既能承受大气层外严酷环境，又能实现地月转移、行星际飞行等功能。
二、空天飞行器的关键技术空天飞行器的研发涉及众多高精尖技术领域，主要包括：1. 高超声速技术：空天飞行器需要在短时间内突破音障并达到高超声速，这就要求其具备高效的推进系统以及能够承受高速气动加热的耐热材料和结构设计。
2. 可重复使用技术：为降低太空探索成本，空天飞行器追求可重复使用，这包括了高性能发动机的回收利用、机体材料的耐久性设计以及飞行控制系统的精确制导等技术。
3. 热防护技术：空天飞行器在大气层内外穿梭时会面临极大的温度变化，因此必须采用高效的热防护系统，确保在高温环境下机体结构的安全。
4. 自主导航与控制系统：空天飞行器在复杂的空中和太空环境中需具备自主导航、定位和姿态控制能力，这对于飞行安全和任务成功至关重要。
飞行器的知识点
飞行器的知识点飞行器是一种能够在大气层中飞行的载人或无人机械装置。
随着人类科技的发展，飞行器已经成为现代社会中不可或缺的交通工具和军事装备。
本文将介绍一些关于飞行器的知识点，包括基本原理、分类、关键技术等。
一、基本原理飞行器的运行基于牛顿第三定律——作用力与反作用力相等且方向相反。
当一架飞行器在空气中产生向下的推力时，空气会在飞行器上产生向上的反作用力，从而使其获得升力并保持在空中。
二、分类1. 飞机飞机是最常见的飞行器类型之一，分为固定翼飞机和旋翼飞机两种。
固定翼飞机包括喷气式客机、螺旋桨飞机等，其飞行原理基于空气动力学和机械运动学。
旋翼飞机，则通过旋翼的旋转产生升力和推力。
2. 直升机直升机是一种通过旋转翅膀产生升力和推力的飞行器。
它具有垂直起降和悬停能力，适用于各种复杂环境，如山区、城市等。
直升机的关键部件包括主旋翼、尾旋翼和发动机。
3. 其他飞行器除了飞机和直升机之外，还有一些其他类型的飞行器：- 热气球：利用加热气体产生浮力的飞行装置。
- 垂直起降飞机：如VTOL、STOL等，可以在狭小的空间内垂直起降。
- 无人机：无人驾驶的飞行器，广泛应用于军事侦察、航拍、物流等领域。
三、关键技术1. 航空材料飞行器需要具备良好的强度、轻量化和耐腐蚀性能。
常用的航空材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。
2. 动力系统飞行器动力系统的选择直接关系到其性能和效率。
目前常用的动力系统包括喷气发动机、螺旋桨发动机、电动发动机等。
3. 飞行控制飞行控制系统负责掌控飞行器的姿态、方向和稳定性。
自动驾驶技术的发展使得飞行器能够实现更加精确和稳定的飞行。
4. 导航与通信导航系统用于确定飞行器的位置、速度和方向。
通信系统则实现飞行器与地面控制站或其他飞行器之间的信息交流。
5. 安全与维护飞行器安全与维护是保障飞行安全和延长飞行器寿命的关键环节。
包括飞行器结构健康监测、燃油管理、故障预测等方面。
四、未来发展趋势1. 绿色环保随着全球环保意识的增强，未来飞行器的设计将趋向于更加绿色环保。
飞行器概论知识点总结初中
飞行器概论知识点总结初中飞行器，是一种可以在大气层内或外飞行的载具。
飞行器可以是飞机、直升机、火箭、无人机等各种形式的载具，其本质都是为了在空中进行载人或物品的交通和运输。
飞行器的设计和制造需要考虑飞行器的空气动力学、结构设计、材料选择、控制系统、动力系统等多方面的知识和技术。
飞行器的种类飞行器按照使用的动力系统不同可以分为飞机、直升机、火箭、无人机等多种形式。
飞机是一种通过发动机提供动力，利用机翼产生升力，通过控制表面实现飞行操纵的载具。
飞机可以根据用途不同分为商用飞机、军用飞机、通用飞机等多种类型。
直升机是一种通过旋转叶片产生升力，实现垂直起降和水平飞行的载具。
直升机通常用于需要垂直起降或者在有限空间内飞行的场合。
火箭是一种通过燃烧推进剂产生高速喷射气流，利用牛顿第三定律产生推进力实现飞行的载具。
火箭通常用于太空探测和运载航天器等任务。
无人机是一种可以不需要驾驶员进行遥控或者自主飞行的载具，通常用于军事侦察、航拍、科研探测等领域。
飞行器的构造飞行器的构造包括机身、机翼、动力系统、操纵系统、控制系统等多个部分，每个部分都有其特定的功能。
机身是飞行器的主要支撑结构，承载飞行器其他部分的重量并提供空间容纳驾驶舱、货舱等设施。
机翼是飞行器产生升力的重要部分，一般采用对称翼型设计，在飞行时通过产生气流的方式产生升力。
动力系统是提供飞行器前进动力的部分，可以是喷气式发动机、螺旋桨发动机、火箭发动机等多种形式。
操纵系统包括驾驶舱内的各种操纵装置，包括操纵杆、脚踏板、油门等装置，用于驾驶员操控飞行器。
控制系统包括飞行控制系统和动力控制系统，用于控制飞行器的飞行姿态和动力输出。
飞行器的原理飞行器飞行的原理主要包括气动力学原理、动力学原理和控制原理。
气动力学原理是研究飞行器在空气中受力和产生升力的原理，包括升力产生、阻力产生、升降舵效应等。
动力学原理是研究飞行器的动力系统如何提供推进力，以及飞行器如何利用推进力产生前进和提升的原理。
第03章 飞行器的分类 航空概论PPT课件
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第三章 飞行器的分类
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按机翼(1)
第三章 飞行器的分类
➢按机翼的数量,分： ※单翼机 ※双翼机
➢按机翼相对于机身的位置,分： ※上单翼机 ※中单翼机 ※下单翼机 ※伞式单翼机
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按机翼(2)
第三章 飞行器的分类
➢按机翼的平面形状,分： ※平直翼 ※后掠翼 ※三角翼 ※双三角翼 ※前掠翼 ※斜置翼 ……
➢按发动机的数量，可分为单发、双 发、三发、四发等
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按动力装置(2)
第三章 飞行器的分类
➢按发动机的安装位置，可安装在 ※机身 ※机翼 ※垂直尾翼
……
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按起落装置
第三章 飞行器的分类
➢按起飞着陆地点，分 ※水上飞机 ※陆上飞机 ※水陆两用飞机
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水上飞机
第三章 飞行器的分类
水上飞机按其起落装置的形式，分 ※船身式 ※浮筒式
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陆上飞机
第三章 飞行器的分类
陆上飞机按其起落装置的形式，分 ※轮式 ※滑撬式
又称为空气动力航空器，其升 力来自于与空气的相对运动。
重于空气的航空器根据其产生 升力的原理不同，又可分为固定翼 航空器和动翼航空器。
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固定翼航空器
第三章 飞行器的分类
固定翼航空器主要由安装在机 身上的固定翼面产生升力。这一类 航空器根据有无动力，又进一步分 为飞机和滑翔机两类。此外还有地 效飞行器。
幼儿园大班科学飞行器教案
幼儿园大班科学飞行器教案一、教学目标1.了解飞行器的基本概念；2.学习制作简易的飞行器，并了解其工作原理；3.通过制作飞行器锻炼幼儿的手脑协调能力和创新思维能力。
二、教学重点1.让幼儿了解什么是飞行器，学习飞行器的基本原理和分类；2.通过制作简易飞行器，培养幼儿的综合运用能力；3.拓展幼儿的空间想象力和观察力。
三、教学内容1. 飞行器的基本概念飞行器是指可以在空气、气体等介质中飞行并持续定向稳定的物体。
教师通过多媒体展示图片、视频等内容，让幼儿熟悉各种常见的飞行器，如无人机、直升机、飞机等，让幼儿对飞行器有一个整体的了解。
2. 飞行器的原理（1）飞行器的基本原理飞行器的基本原理是利用介质的压力与物体的重力平衡，而在气流中产生升力和阻力。
简单来说：在介质中过气面积大的物体和过气面积小的物体下压力不同，从而使物体产生升力和阻力。
（2）飞行器的分类先为幼儿讲解一下常见的飞行器分类，如固定翼类、旋翼类、翼旋组合类。
幼儿可以根据教师的引导，对不同的飞行器进行分类。
3. 手工制作简易飞行器（1）材料准备彩纸、纸板、胶水、剪刀、铅笔、细小汽车轮胎。
（2）飞行器简易制作过程1.通过铅笔、尺子将可视范围内的彩纸裁剪成一大、一小和一个小圆形张。
2.将大张和小张分别对折，剪成相同的叶片形状。
3.小圆形张用剪刀小心割一根宽度为1厘米左右的纸条。
4.将纸条与大张叶片对接一起用胶水固定。
5.将小张叶片通过胶水的轻柔连接，形成飞行器的基本机构。
6.将细小汽车轮胎保留出中间部分，一侧粘上胶水粘在飞行器尾部，用来稳定飞行器的重心。
7.将剩余彩纸搭配制作几个飞行器，让每个幼儿都有一个飞行器。
（3）操作过程注意事项1.蘸胶水和剪纸时，要注意手部安全，避免伤到手指。
2.在装配的时候，让幼儿在教师的指导下一步一步完成，以避免出现安全隐患。
四、教学方法1. 多媒体教学法：通过图片、视频等形式展示飞行器的种类和制作方法，让幼儿更直观的了解飞行器的构造和原理。
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飞机
系留气球
宇 宙 飞行器
“全球鹰”无人机
X-1 研究机作为人类历史上一种划时代的飞机， 自由气球 气球
冷气球 热气球
轻于空气 系留气球 不仅仅是因为它的速度超过了音速，也是因为它是 硬 式 的飞行器
软 式 飞艇 世界上第一种纯粹为了试验目的而设计制造的飞机。 半硬式
弹道式导弹 人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
宇 宙 飞行器
扑翼机
飞 行 器 分 类 总 表
轻于空气 的飞行器
气球 飞艇
自由气球 系留气球
冷气球 热气球
大 气 飞行器
重于空气 的飞行器
有翼飞 行器
无翼飞 行器
硬 式 软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行 单桨直升机 直升机 器 双桨直升机 器 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭
弹道式导弹 人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
宇 宙 飞行器
CH-54起重直升机
“卡50 “”（共轴双旋翼） MD520N”（无尾布局）
欧洲直升机公司生产的X3高速直升机
非常规布局直升机
“卡-22”（横列双旋翼）
“支奴干”（纵列双旋翼）
轻于空气 动力滑翔机 的飞行器
气球 飞艇
无动力滑翔机 系留气球
自由气球
冷气球 热气球
飞 行 器 分 类 总 表
大 气 飞行器
重于空气 的飞行器
有翼飞 行器
无翼飞 行器
硬 式 软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行 单桨直升机 直升机 器 双桨直升机 器 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭
弹道式导弹 人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
轻于空气 的飞行器
气球 飞艇
自由气球 硬式飞艇通过内部骨架 热气球 系留气球 来维持其外形和刚性。 硬 式
冷气球
软式飞艇通过外壳内的 宇 宙 氦气压力来维持外形， 辅之以内部副气囊内的 飞行器 可变体积空气。
飞 行 器 分 类 总 表
大 气 飞行器
弹道式导弹 人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
宇 宙 飞行器
“黑鹰”（单旋翼带尾桨） “科曼奇”（涵道尾桨）
轻于空气 的飞行器
气球 飞艇
自由气球 系留气球
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飞 行 器 分 类 总 表
大 气 飞行器
重于空气 的飞行器
有翼飞 行器
无翼飞 行器
硬 式 软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行 单桨直升机 直升机 器 双桨直升机 器 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭
自由气球 宇 宙
飞行器
轻于空气 的飞行器
气球 飞艇
自由气球 系留气球
冷气球 热气球
飞 行 大 气 器 飞行器 重于空气 分 系留气球 的飞行器 类 总 表
宇 宙 飞行器
有翼飞 行器
无翼飞 行器
硬 式 软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行 单桨直升机 直升机 器 双桨直升机 器 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭
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硬 式 软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行 单桨直升机 直升机 器 双桨直升机 器 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭
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软 式 半硬式 军用机 有人驾驶 民用机 飞机 飞 机 定翼飞行 研究机 无人驾驶飞机 器 无动力滑翔机 滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 旋翼飞行 动翼飞行机 气垫飞行器 飞行平台 火箭 弹道式导弹 人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
宇 宙 飞行器
人造卫星 航天站 航天飞机 星际探测器
• 高速有人驾驶研究机X-15，飞行速度可达
6.7M，飞行高度最高达107.9km，用于研究在高 超音速飞行时驾驶员的生理反应、气动力加热和 摩擦对结构的影响以及由大气层外重返大气层的 飞行问题等。
X-29 苏前掠翼研究机 -47“金雕” X-29
飞行器的基本概念
——吴道明
2014-3-16
1
• 飞行器：是由人类制造、能飞离地 面、在空间飞行并由人来控制的在 大气层内或大气层外空间（太空） 飞行的器械飞行物。在大气层内飞 行的称为航空器，在太空飞行的成 为航天器。
轻于空气 的飞行器
气球 飞艇
自由气球 系留气球
冷气球 热气球
飞 行 器 分 类 总 表
飞 有人驾驶 飞 机 飞机 定翼飞行 行 大 气 器 研究机： 在现代飞机中，有一类既非 有翼飞 器 飞行器 滑翔机 行器 军用、又非民用，而主要用于验证航空 重于空气 分 动翼飞行 旋翼飞行 的飞行器 器 器 科学理论和新技术的试验，这类飞机称 类 总 为研究机。 无翼飞 表 行器
弹道式导弹
军用机 民用机 研究机 无人驾驶飞机 无动力滑翔机 动力滑翔机 旋翼机 单桨直升机 直升机 双桨直升机 扑翼机 气垫飞行器 飞行平台 火箭