空气动力学与热学基础32
空气动力学与热力学的研究
空气动力学与热力学的研究自古以来，人类对于空气和热的运动规律都有着深入的探究。
空气动力学和热力学就是研究这些规律的学科。
空气动力学主要研究空气在物体表面的运动规律，探索各种形状的物体在不同速度下空气流动的特点。
而热力学则研究的是物质在不同温度下的热现象及其规律。
这两个学科在现代科技中拥有着广泛的应用，如航空、汽车、建筑、环境科学等。
首先，空气动力学在航空工业中扮演着非常重要的角色。
航空器的飞行速度快，每时每刻都承受着空气的冲击力。
如果不了解空气的流动规律，航空器设计得不合理，就会面临失速、抖动、噪音大等问题。
对于飞机的设计，空气动力学是必不可少的一环。
航空工业的繁荣也使得空气动力学得到了快速的发展。
人们不断地改进和研究各种新型的装置，来使飞机在高速飞行时能更加稳定地飞行。
另外，空气动力学也帮助人们在飞机降落时降低噪音，这对于居住在机场周边的居民来说是非常有益的。
其次，热力学在节能和环境保护方面也发挥了不可替代的作用。
随着世界经济的不断发展和人们对环境保护的意识不断增强，节能降耗已经成为了一种必要的时尚。
热力学就是为实现这个目标服务的。
人们通过热力学控制温度和压力，避免能源浪费和环境污染。
例如，太阳能、风能等绿色环保的新能源就是通过热力学来实现转换的。
热力学还可以帮助人们理解、研究和开发可再生能源。
通过热力学的研究，人们可以实现更加高效的能量转换、降低能源消耗等目的。
最后，空气动力学和热力学在生产和生活中也有重要作用。
例如，空调、洗衣机、烤箱等电器产品的制造离不开空气动力学和热力学的应用。
通过空气动力学和热力学的研究，可以让这些电器产品在工作的过程中更加节能和环保。
在人们的生活中，空调也是一项经常使用的电器产品。
人们通过空气动力学的研究，改进了空调设计，使得它的工作效率更高，噪音更小，更加接近实际需求。
这样，就可以更好地满足消费者的需求，也能为企业带来更高的效益。
综上所述，空气动力学和热力学是两个极为重要的学科，涉及到各个领域的发展和进步。
空气动力学的基础理论
空气动力学的基础理论空气动力学是研究物体在空气中运动的科学，它对飞行器设计与性能优化具有重要意义。
本文将从空气动力学的基础理论入手，介绍气动力、流体力学以及相关的实验方法。
一、气动力学基本概念气动力学是研究运动物体与周围气流相互作用的学科，其中重要的概念包括气动力和气动力系数。
气动力是指空气对物体施加的力。
根据牛顿第二定律，物体所受的气动力与其质量和加速度成正比，与气流速度和密度有关。
气动力可分为升力和阻力两个方向，其中升力垂直于气流方向，使飞行器产生升力；阻力平行于气流方向，使飞行器受到阻碍。
气动力系数是将气动力与流体的速度、密度、物体特性等无量纲化的比值，是空气动力学研究中常用的参考指标。
常见的气动力系数有升力系数、阻力系数、升阻比等。
二、流体力学基本原理在空气中运动的物体受到空气流体的阻力和升力的影响，因此了解流体的基本原理对于理解空气动力学至关重要。
1. 理想流体模型理想流体模型假设流体是无黏性、无旋转、不可压缩的。
在此假设下，流体的运动可以通过欧拉方程或伯努利方程来描述。
欧拉方程描述了流体中的速度和压力分布。
通过欧拉方程，可以研究不可压缩理想流体的运动状态。
伯努利方程描述了流体在不同区域的速度、压力和高度之间的关系。
伯努利方程表明，当流体速度增大时，压力将下降，反之亦然。
2. 边界层理论在实际气流中，流体的黏性导致了边界层的存在。
边界层是沿着固体表面形成的流速逐渐变化的一层流体。
边界层理论通过分析边界层的速度分布和压力分布，研究物体与流体之间的摩擦力和压力分布。
边界层厚度和摩擦阻力是设计飞行器时需要考虑的重要因素之一。
三、空气动力学实验方法实验方法在研究空气动力学中起着关键作用，通过实验可以验证理论模型，并为飞行器的设计和改进提供依据。
1. 风洞实验风洞实验是模拟真实空气流动场景的方法之一。
通过在风洞中放置模型，可以获得模型在不同风速下的升力和阻力等数据，从而分析空气动力学性能。
2. 数值模拟数值模拟是使用计算机模拟和解析相关方程来研究空气动力学。
空气动力学基础要点[整理版]
![空气动力学基础要点[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/304e5878b94ae45c3b3567ec102de2bd9605de20.png)
空气动力学基础（教学重点）绪论（1学时）第一章,,,,,,,,,,流体静力学（5学时）1、掌握连续介质假设的概念、意义和条件；2、了解掌握流体的基本物理属性，尤其是易流性、粘性、压缩性等属性的物理本质和数学表达；3、掌握流体力学中作用力的分类和表达、静止流体中压强的定义及其特性；4、初步掌握静止流体微团的力学分析方法，重点掌握流体平衡微分方程的表达及其物理意义；5、在流体平衡微分方程的应用方面，掌握重力场静止液体中的压强分布规律，重点掌握标准大气问题。
第二章,,,,,流体运动学与动力学基础（12学时）1、了解两种描述流场的方法的区别与特点，重点掌握欧拉法下加速度的表达和意义2、掌握流体微团的几种变形和运动及其数学表达，掌握流体微团的运动分解与刚体运动的异同；3、了解系统分析方法与控制体分析方法的区别与联系，了解雷诺输运方程的表达及意义；4、空气动力学基本方程是本章重点，积分形式方程要掌握质量方程、动量方程和能量方程的表达和意义，并会用它们解决实际工程问题；微分形式方程要重点掌握连续方程、欧拉方程和能量方程的表达和意义；掌握微元控制体分析方法；掌握伯努利方程的表达、意义、条件和应用；5、重点需要掌握的概念：流线、流量、散度、旋度、位函数、流函数、环量与涡的表达、意义及其相互之间的关系；第3章,,,,,,,,,,低速平面位流（6学时）3．1,,,,,,,,,,平面不可压位流的基本方程及其边界条件二维流动不可压无旋流动的基本方程是位函数满足的拉普拉斯方程不穿透条件（可滑移条件）拉普拉斯方程的叠加原理，速度也可叠加，压强不可叠加流函数也满足拉普拉斯方程3.2,,,,,,,,,,几种简单的二维位流各基本解的速度、位函数、流函数直匀流源，汇偶极子，偶极子的形成，轴线，方向点涡点涡的环量3．3,,,,,,,,,,一些简单的迭加举例直匀流加点源压强系数直匀流加偶极子达朗培尔疑题直匀流加偶极子加点涡儒可夫斯基升力定理了解二维对称物体绕流的数值解粘性流体动力学基础（4学时）流体粘性及其对流动的影响（流体的粘滞性，粘性流体运动特点）粘性流体的应力状态（理想流体与粘性流体作用面的受力特点，粘性流体的应力状态）广义牛顿内摩擦定理粘性流体动力学方程N-S方程粘性流体运动的基本性质（了解Re实验）边界层理论及其近似（6学时）边界层近似及其特征平面不可压缩流体层流边界层方程平板层流边界层相似解边界层动量积分方程（应用例子）边界层的分离现象第6,,,,,章,,,,,,,,,,高速可压流(12)6.1,,,,,,,,,,热力学基础知识（掌握）热力学的物系；平衡过程和可逆过程热力学一定律：内能和焓热力学第二定律，熵气体的状态方程完全气体等熵过程关系式6.2,,,,,,,,,,音速和马赫数（重点）现象微弱扰动传播过程与传播速度——音速音速公式马赫数6.3,,,,,,,,,,高速一维定常流（重点）一维定常绝热流的能量方程一维定常绝热流参数间的基本关系式总温T0,,总焓,临界点,,,,,,速度系数使用驻点参考量的参数关系式使用临界参考量的参数关系式等熵管流的速度与截面积关系，拉瓦尔管喷管的设计压强比，,,,,,M（λ）及流量的计算6.4,,,,,,,,,,微弱扰动的传播区，马赫锥（重点）马赫角6.5 ,,,,,,,,,,膨胀波（介绍）壁面外折dδ外折δ诸参数的变化趋势超音速流绕外钝角膨胀的计算6·6,,,,,,,,,,激波正激波（重点）正激波的形成，计算弱激波可以看作等熵波斜激波（介绍）波前波后气流参数的关系激波图线及应用压强决定激波圆锥激波（介绍）收敛—扩张喷管在非设计状态下的工作（介绍）。
空气动力学数学知识点总结
空气动力学数学知识点总结1. 流体力学基础知识流体是一种连续的物质，可以流动并适应它所处的容器的形状。
在空气动力学中，我们关注的是气体流体，它遵循流体力学的基本原理。
这些原理包括连续方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的运动和行为，并且可以通过数学模型来描述。
1.1 连续方程连续方程描述了流体中的质量守恒。
在欧拉描述中，连续方程可以用以下形式表示：∂ρ/∂t + ∇•(ρv) = 0其中ρ是流体的密度，t是时间，v是速度矢量。
这个方程表达了流体在空间和时间上的密度变化。
解决这种类型的偏微分方程需要深入的数学知识，如微分方程、变分法和复杂的数值计算技术。
1.2 动量方程动量方程描述了流体中的运动和力的作用。
在欧拉描述中，动量方程可以写成：∂(ρv)/∂t + ∇•(ρv⊗v) = -∇p + ∇•τ + ρg其中p是静压力，τ是应力张量，g是重力加速度。
这个方程描述了流体在外力下的运动。
解决这个方程需要运用向量微积分、非线性偏微分方程和数值方法等数学知识。
特别是应力张量的计算和解析是非常复杂的数学问题。
1.3 能量方程能量方程描述了流体内部的热力学过程。
在欧拉描述中，能量方程可以写成:∂(ρe)/∂t + ∇•(ρev) = ∇•(k∇T) + σ其中e是单位质量的内能，k是导热系数，T是温度，σ是能量源项。
解决这个方程需要运用热力学、热传导方程和数值计算技术等数学知识。
2. 边界层理论在空气动力学中，边界层理论是一个重要的概念。
边界层是指流体靠近固体物体表面的区域，流体在这里受到了物体表面的影响，速度变化很大。
边界层理论涉及到流体力学、热力学和数学物理等多个领域的知识。
2.1 边界层方程边界层方程描述了边界层中流体速度和温度的变化。
这些方程通常是非定常的、非线性的偏微分方程，包括动量方程、能量方程以及质量守恒方程。
解决这些方程需要运用复杂的数学方法和数值模拟技术。
2.2 边界层控制边界层控制是指通过改变固体表面的形状或表面条件，来控制边界层的性质，从而影响流体的运动。
空气动力学基础知识
对流层的特点： 1）气流温度随高度升高而降低 在对流层中．由于空气受热的直接来源不是太阳，而 是地面，太阳放射出的能量，大部分被地面吸收，空气是 被太阳晒热的地面而烤热的，所以越靠近地面，空气温度 就越高。在中纬度地区，随着高度的增加，空气温度从15 ℃降低到11公里高时的－56.5 ℃。 2）风向、风速经常变化 由于太阳对地面的照射程度不一，加之地球表面地形、 地貌的不同，地面各地区空气气温和密度不相同，气压也 不相等，即使同一地区，气温、气压也常会发生变化，使 大气产生对流现象，形成风，且风向、风速也会经常变化。 3）空气上下对流激烈 地面各处的温度不同，受热多的空气膨胀而上升，受 热少的空气冷却而下降，就形成了空气的上下对流。
工程计算中经常采用“绝对温度”的概念， 用“ T ”表示，单位用开氏度（º K）表示。当空 气分子停止不规则的热运动时，即分子的运动速 度为零时，我们把这时的温度作为绝对温度的零 度。 绝对温度（T）与摄氏温度（ t ）之间的关 系可以用下列公式进行换算： T＝t
＋ 273
绝对温度的0 º K等于摄氏温度－273 ℃
一、空气的物理参数
空气的密度、温度和压力是确定空气状态的三个主 要参数，飞机空气动力的大小和飞机飞行性能的好坏，都 与这三个参数有关。 1、空气的密度 空气的密度是指单位体积内空气的质量，取决于空气 分子数的多少。即：ρ＝m/V 公式中：ρ为空气的密度，单位是“ 千克/米3 ”；m为 空气的质量，单位是“ 千克 ”；V为空气的体积，单位 是“ 米3 ”。 空气的密度大，说明单位体积内空气的分子数多，我 们称为空气稠密；空气的密度小，说明单位体积内空气的 分子数少，我们称为空气稀薄。大气的密度随高度的
空气动力学基础知识
空气动力学基础知识目录一、空气动力学概述 (2)1. 空气动力学简介 (3)2. 发展历史及现状 (4)3. 应用领域与重要性 (5)二、空气动力学基本原理 (6)1. 空气的力学性质 (7)1.1 气体状态方程 (8)1.2 空气密度与温度压力关系 (8)1.3 空气粘性 (9)2. 牛顿运动定律在空气动力学中的应用 (10)2.1 力的作用与动量变化 (11)2.2 牛顿第二定律在空气动力学中的体现 (13)3. 空气动力学基本定理 (14)3.1 伯努利定理 (15)3.2 柯西牛顿定理 (16)3.3 连续介质假设与流动连续性定理 (17)三、空气动力学基础概念 (18)1. 流体力学基础概念 (19)1.1 流速与流向 (20)1.2 压力与压强 (21)1.3 流管与流量 (22)2. 空气动力学特有概念 (23)2.1 空气动力系数 (25)2.2 升力与阻力 (26)2.3 空气动力效应与稳定性问题 (27)四、空气动力学分类及研究内容 (28)1. 空气动力学分类概述 (30)2. 理论空气动力学研究内容 (31)一、空气动力学概述空气动力学是研究流体（特别是气体）与物体相互作用的力学分支，主要探讨流体流动过程中的能量转换、压力分布和流动特性。
空气动力学在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车、建筑、运动器材等。
空气动力学的研究对象主要是不可压缩流体，即流体的密度在运动过程中保持不变。
根据流体运动的特点和流场特性，空气动力学可分为理想流体（无粘、无旋、不可压缩）和实际流体（有粘性、有旋性、可压缩）两类。
在实际应用中，理想流体问题较为简单，但现实生活中的流体大多具有粘性和旋转性，因此实际流体问题更为复杂。
空气动力学的基本原理包括牛顿定律、质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
这些原理构成了空气动力学分析的基础框架，通过建立数学模型和求解方程，可以预测和解释流体流动的现象和特性。
空气动力学在工程热力学系统中的应用研究
空气动力学在工程热力学系统中的应用研究在工程领域中，热力学系统是一个涉及能量转换和传递的重要领域。
而空气动力学则主要研究气体流动和力学特性。
本文将重点探讨空气动力学在工程热力学系统中的应用研究。
一、空气动力学基础知识空气动力学是研究气体与固体表面之间相互作用的学科。
它主要研究气体力学、气体动力学和气动力学。
在应用研究中，空气动力学一般包括流体动力学和气动力学的研究内容。
流体动力学研究气体的流动性质，气动力学研究在流动气体中运动的物体所受到的力及其规律。
这些基础知识是理解和应用空气动力学在工程热力学系统中的关键。
二、空气动力学在风能利用中的应用风能是一种常见的清洁能源，而空气动力学在风能利用中起到了重要的作用。
通过对风场的测量和分析，可以确定最佳的发电机布局，提高发电效率。
同时，空气动力学的研究也能够帮助改进风力发电机的设计，减小风阻，提高转化效率，降低能源的消耗。
因此，空气动力学在风能利用中的应用研究对于可再生能源的发展具有重要意义。
三、空气动力学在空调系统中的应用空调系统在现代工程中起着至关重要的作用，而空气动力学的研究对于空调系统的设计和运行优化起到了至关重要的作用。
通过对空气流动的研究，可以确定最佳的送风位置和排风口设置，提高空调系统的效能。
同时，还可以通过优化管道布局和减小管道面积，降低空气阻力，减少空调系统的能量消耗。
因此，空气动力学在空调系统中的应用研究是促进节能减排的重要途径。
四、空气动力学在燃烧系统中的应用燃烧系统是工程热力学系统中的重要部分。
而空气动力学的研究对于燃烧系统的燃烧效率和污染物排放控制具有重要作用。
通过对燃烧过程中的空气流动和热传递进行研究，可以优化燃烧系统的结构和参数设置，提高燃烧效率，减少污染物的产生。
因此，空气动力学在燃烧系统中的应用研究是提高燃烧效率和环境保护的关键。
总结：空气动力学在工程热力学系统中的应用研究对于能源利用的效率提升和环境保护具有重要意义。
通过对空气动力学的研究，可以优化能源系统的设计和运行，提高能源转化效率，减少能源浪费和污染物排放。
【空气动力学】总复习精讲
第 一
§1-5
章
• 研究流体运动的两种方法
➢ 拉格朗日法
➢ 欧拉法
基
分析被流体所充满的空间中各固定位置上
本
分析流体各个质点的速度、密度、
流体的速度、密度、压强等参数随时间的
知
压强 不需要追踪每个流体质点的运动，而是要研
究描述流体运动的各个物理参数在空间中的
追踪每个流体质点的运动。
章
一元定常绝能等熵流动基本方程
一
连续方程
维
AVconst 或者 ddAdV0
定
AV
长
动量方程
流 基
A d m d p V 0或者 dpVdV 0
本 方
能量方程（理想气体）
程
Vdd V h0 或者
VdV k RdT0 k1
第 二
§2-1 ，§2-9
章
一元定常绝能等熵流动基本方程
拉格朗日法
欧拉法
欧拉法
定常，形状与流线重合； 定常，流线形状不变； 非定常，形状随时间变化。 非定常，形状随时间改变。
定常，流管形状不变； 非定常，流管形状随时间改变。
一般情况下，流线不相交 特殊情况下，流线相交
在定常条件下，流管形状不变，由 于流体质点不能穿越管壁，可用流 管代替带有固定壁面的管道
本
p
2
等熵流动
方 程
滞止密度
* (1k1Ma2)k11
2
绝能流动 理想气体
等熵流动
第 二
§2-11 §2-12
章
速度系数
一
V
维
c cr
定
① 绝能流动中，临界声速是一个常数，速度系数可以直接反应 气流速度的大小
空气动力学与热学基础——第三十二讲
前推驾驶杆减小迎角，使Y=G条件随时得到满足；减速飞行时驾
驶员尽量收小油门打开减速装置，并且随着飞行速度的减小，不
断后拉驾驶杆增大迎角，使Y=G的条件随时得到满足。
• 由(3—3—26)式可得
dt
G
dC
g( p x)
所以从速度C1 加速到 C2的飞行时间为
盘旋时带滚转角，绕速度矢量的滚转角用 s 表示。我们
沿航迹坐标轴的三个方向列cos
X
G
g
C2 R
(P sin
Y ) sin s
•
(P sin
Y ) cos s
G
• 因为飞行速度不变，所以 dC 0, P cos X 由于作正确
dt
•盘旋时迎角α不太大，P小于G，因此可以近似认为：
•
度dC dt
p g ，从此可看出，加速度 G
dC 与剩余推力P
dt
的大小
• 成正比，与飞机的重量成反比。飞行员可以通过油门调节发动机
推力，使加速飞行P>0, 减速飞行P <0,在讨论飞机的上升性 能时，发动机的剩余推力(或拉力) P是用来改变飞机的位能，
即改变高度，现在则用来改变飞机的动能，即改变飞行速度。加
性指标；采用由Cmax减速到0.7 Cmax 的时间作为减速性
指标。
• 实现平飞加减速飞行要保持平飞条件Y=G，因此， 飞机平飞减速飞行时的运动方程为
•
Y G
• •
G g
dC dt
P
X
P
•
显然，飞机的加、减速度 dC取决于剩余推力（P-x）的符
dt
• 号，当p>x时飞机加速,当p<x时飞机减速。飞机的加速
空气动力学
空气动力学简介空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的力学规律的科学，它是航空航天工程的重要基础。
空气动力学通常研究流体力学中的问题，其中特别关注空气流体力学问题。
本文将深入介绍空气动力学的基本概念和应用领域。
1. 空气动力学基础1.1 流体力学基础知识要理解空气动力学，首先需要掌握一些流体力学的基础知识。
流体力学是研究流体运动和力学性质的科学，包括流体的连续性方程、动量方程和能量方程等。
本节将介绍流体力学的基本概念和方程，以及其在空气动力学中的应用。
1.2 空气动力学基本概念空气动力学研究物体在空气中的运动，其中涉及到一些基本概念，如气动力、气动特性、升力、阻力等。
本节将详细解释这些概念，并讨论它们在航空航天工程中的重要性。
2. 空气动力学应用2.1 飞行器设计空气动力学在飞行器设计中起着至关重要的作用。
通过分析飞行器在不同速度、高度和姿态下的气动特性，可以优化飞行器的结构和性能。
本节将介绍飞行器设计中的空气动力学考虑因素，如升力和阻力的平衡、操纵性和稳定性分析等。
2.2 汽车空气动力学优化除了飞行器设计，空气动力学在汽车工业中也有重要应用。
优化汽车的空气动力学特性可以降低气动阻力，提高汽车的燃油经济性，同时也会改善汽车的操控性和稳定性。
本节将介绍汽车空气动力学优化的方法和技术。
2.3 建筑物空气动力学分析在建筑设计中，空气动力学也起着重要作用。
通过分析建筑物在风中的响应和气动荷载，可以评估建筑物的结构安全性并优化建筑物的设计。
本节将介绍建筑物空气动力学分析的方法和实践。
3. 空气动力学实验和仿真3.1 空气动力学实验为了更好地理解和掌握空气动力学的原理，进行实验是一种常用的方法。
本节将介绍一些常见的空气动力学实验装置和实验方法，如风洞实验、气动力测量和力矩测量等。
3.2 空气动力学仿真除了实验，空气动力学也可以通过数值模拟和计算机仿真来进行研究。
本节将介绍空气动力学仿真的基本原理和方法，如计算流体力学（CFD）方法、有限元方法等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
觉他身上受到一个等于他本身重量 倍的作用力。飞机
以大于1的过载作机动飞行时，驾驶n员y 感觉到相当于他
本身重n倍的压力，形成“超重”现象，驾驶员身体各
部分受到n倍于本身重的力。身体变重了。体内的血液
由于惯性而向下肢积聚，时间久了会头晕目眩。当n过
大或作用时间过长时，甚至会失去知觉。一般情况下，
若驾驶员坐的姿态正确，在5-10秒钟内能承受的极限过
速飞行时驾驶员尽量加大油门，并且随着飞行速度的增大，不断
前推驾驶杆减小迎角，使Y=G条件随时得到满足；减速飞行时驾
驶员尽量收小油门打开减速装置，并且随着飞行速度的减小，不
断后拉驾驶杆增大迎角，使Y=G的条件随时得到满足。
• 由(3—3—26)式可得
dt
G
dC
g( p x)
所以从速度C1 加速到 C2的飞行时间为
置；飞机上设有减速装置，有的飞机上还装有火箭加速器，使用
加力或火箭加速器，飞机的加速性能就大大提高；放出减速板，
飞机的减速性能得到了提高。
二、高度机动性
•
飞机在空中改变高度的能力，叫做飞机的高度机动
性。高度机动性的好坏，通常用单位时间内飞行高度变
化的多少来衡量，飞行高度改变得快，表明高度机动性
好。在飞行中，要增加高度，可以用如第三章第三节中
大油门至最大转速状态然后和缓地松刹车，飞机开始加
速滑跑。等加速到一定速度时，驾驶员向后拉驾驶杆抬
起前轮，以主轮着地的两点滑跑姿态继续加速前进。滑 跑速度越来越大，最后到升力等于重量时飞机离地(此 时的速度称为离地速度C离)。由于喷气式飞机的剩余推 力 P 较大，因此离地后可以立即转入加速上升阶段，
在10~15米的高度上将起落架收起，飞机上升到 一定安 全高度H后，加速上升阶段就告结束。
• •
t C2 G dC
C1 g(P X )
•而 •
dL Cdt C G dC g(P X )
• 所以从速度 C1加到 C2的飞行距离为
• •
C2 GC dC
C1 g(P X )
•
式中的积分—般用图解积分法进行。因为找到一个函数f(C)
是困难的。
•
为了提高飞机速度机动性，现代喷气发动机—般都有加力装
第三十二讲
飞机的机动飞行性能 起飞和着陆性能 风、气温、飞机重量和飞机维修质量对 飞行性能的影响
介绍飞机的机动、起飞、着陆性能 其它因素对飞行性能的影响
飞机的机动、起飞、着陆性能
飞机的机动、起飞 着陆性能的影响因素
2/64
§3—6 飞机的机动飞行性能
• 一、速度机动性 • 二、高度机动性 • 三、方向机动性 • 四、机动飞行的过载
• 一、起飞性能 • 二、着陆性能 • 三、缩短起降距离的措施
一、起飞性能
•
飞机从开始滑跑到离开地面，并上升到一定高度
(一般定为25米)的运动过程，叫做起飞。
•
(一)飞机的起飞过程
•
(一)飞机的起飞过程分成两个阶段；(1)地面加速滑
跑阶段；(2)加速上升到安全高度阶段。
•
起飞时，飞机在起飞线上，驾驶员踩住刹车，加
载为8，在20-30秒内能承受的过载为5。
•
飞机以小于1，甚至于负的过载作机动飞行时，发
生“失重”现象，血液向头部集中，驾驶员更难以忍受，
• 因此通常很少在负过载下飞行。
•
根据 n y
Y G
CY
1 C 2 A
2 G
G
的定义，可以看出：A
越
小，高度越低(P越大)，速度越大，C y 越大都使 n y 增加，
•
(4) 襟翼放下适当角度，可增大升力系数，减小离
地速度，因而缩短起飞滑跑距离。但如襟翼放下角度过
大。固然升力系数增加，但阻力系数增加很多，引起滑
跑总阻力增长，飞机不易加速，这时，虽然离地速度小，
但滑跑距离不一定能缩短。
• 2、离地速度
• 当飞机增速到离地速度时，升力等于重力，即
Y
C y离地
1 2
• （1）发动机推力大，加速度大，飞机滑跑增速快， 起飞滑跑距离就短。
• （2）飞机重量增加，不仅离地速度增加，而且不易 加速。再则重量大时，地面反作用力大，机轮的摩擦力 也大，飞机增速慢，所以起飞滑跑距离增长。反之，重 量减轻，则起飞滑跑距离缩短。
• (3) 跑道表面光滑平坦而坚实，则摩擦力小，飞机 增速快，起飞滑跑距离短．反之，跑道表面粗糙不平或 松软，起飞滑跑距离增长。
C 2 A
G
•故 •
C离地
2G
C y离地 A
（3—3—37）
•
式中C y离地 ——离地时的升力系数，可从有关资料
中查出。从(3—3—37)式可以看出，起飞离地速度的大
小与升力系数，飞机重量和空气密度有关。其影响情况
从式中能直接看出。
二、着陆性能
•
飞机从一定高度(一般定为25米)下滑，并降落
于地面直到停止的运动过程，叫做着陆。
•
R G C2 1 C2
g Y sin s g sin s
•
式中
ny
Y G
，为升力方向的过载，由式第三个方程得到
•
Y G
ny
1
cos s
• 盘旋一周的时间T
T 2R 2 C 2 2C C C ny sin s ny sin s
•
•
分析两式不难看出，对应同一过载因素 n y ，飞行
所说的稳定上升的方法，也可用不稳定上升的方法。
飞机要降低高度，可用如本章中所说的稳定下滑的方法，
也可以用俯冲的方法。
• 俯冲和跃升是同时改变速度、高度的机动飞行。俯 冲是将飞机的位能转化为动能的飞行动作；跃升是将飞 机的动能转化为位能的飞行动作。通常，可将整个跃升、 俯冲飞行过程分为进入段，直线段及改出段，如图3— 3—21所示。斛斗亦可看成是由进入跃升段改出俯冲段 等几段所组成。
分别投影到航迹坐标系上(图3—3—23)；可得到分量形
式的过载为 • 在x轴方向的过载
nx
PX G
• 在y轴方向的过载
ny
Y G
• 在Z轴方向的过载
nz 0
• 过载通常是指y轴（升力）方向的过载。
•
飞机作机动飞行时， 驾驶员的感觉与作等速直线飞
行时不同，飞机以过载 n y 作曲线飞行时，驾驶员会感
盘旋时带滚转角，绕速度矢量的滚转角用 s 表示。我们
沿航迹坐标轴的三个方向列出运动方程。
• •
G
g
dC dt
P cos
X
G
g
C2 R
(P sin
Y ) sin s
•
(P sin
Y ) cos s
G
• 因为飞行速度不变，所以 dC 0, P cos X 由于作正确
dt
•盘旋时迎角α不太大，P小于G，因此可以近似认为：
三、方向机动性
•
方向机动性能是飞机在空中改变方向的能力。飞
机在改变方向时，最常用的机动动作是盘旋，所以盘旋
的半径及盘旋一周的时间，常用来作为恒量飞机方向机
动性能的标志。盘旋半径越小，盘旋一周的时间越短，
表示飞机方向机动性能越好。通常所说盘旋是指飞机连
续转弯不小于三百六十度的飞行。盘旋中，飞机可以带
•
度dC dt
p g ，从此可看出，加速度 G
dC 与剩余推力P
dt
的大小
• 成正比，与飞机的重量成反比。飞行员可以通过油门调节发动机
推力，使加速飞行P>0, 减速飞行P <0,在讨论飞机的上升性 能时，发动机的剩余推力(或拉力) P是用来改变飞机的位能，
即改变高度，现在则用来改变飞机的动能，即改变飞行速度。加
Pcosa P Psin 0
•于是(3—3—29)式可简化为
•
P X
Y sin s
G g
C2 R
G R2 g
Y cos s G
•式中为盘旋角速度。式就是正常盘旋的运动方程式 。
(二)盘旋半径R与盘旋一周的时间T
表征正常盘旋的性能指标是盘旋半径R及盘旋—周的 时间T。
• 盘旋半径R可由式得到
的提C高y 也是有一个限度的，飞机在盘旋时 的提C高y 要
受到抖动迎角(飞机开始抖动的迎角)的限制速度的提高
要受到
P可用满以及M max、的q限ma制x 。
• 为了改善飞机改变飞行方向的能力，即提高飞行员
承受飞行过载的能力，现代飞机上都采取了一些措施，
例如，驾驶员穿抗荷衣，采用特殊的坐椅等。
3—7 飞机的起飞和着陆性能此时飞源自上所受的力有P、G、Y、X、N、F。
• 其中N为地面垂直反力，F为机轮与地面摩擦力。起 飞滑跑时，飞机的运动是水平直线加速运动，假定P与 地面平行，可得下列运动方程式：
• •
G
g
dC dt
P
X
F
N G Y
（3—3—36）
• 式起中飞，滑dd跑Ct 距为离起的飞主滑要跑因时素的。加离速地度速。度它小同，离飞地机速短度时是内影就响 能增速到高地速度而离地，所以滑跑距离短。在离地速 度一定时，加速度大，则飞机增速快，能更快地增速到 离地速度，所以滑跑距离也短。
速度越大，R及T也越大，若保持同一飞行速度，则过载
因素越大，R及T越小。但是，过载不能过大，要受到飞
机强度和人的生理条件等的限制。
四、机动飞行的过载
• 飞机在空中飞行时，作用在飞机上的外力一般有发 动机推力、空气动力和重力。如果不计燃料消耗而引起 的重量变化，则作用在飞机上的重力，可以认为是不随 飞行状态的改变而改变的。即无论飞机在空中做怎样复 杂的动作，作用在飞机上的重力的大小和方向却始终保 持不变。但作用在飞机上的其他外力却不然，随着飞行 状态的改变，它们也要改变 。尤其在急剧的机动飞行 中，推力和空气动力的大小和方向发生急剧的变化。因 此，为了研究机动飞行中作用在飞机上外力上午变化情 况，有必要把重力和其他的外力分开研究，这样就引进 了过载的概念，并作如下分析：