第二章飞机飞行的基本原理

大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产 生一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受 到的压力就是气体的压强。在数值上等于垂直作 用于器壁单位面积上的平均冲击力。 压强的单位：Pa（国际单位）1 Pa=1N/m2 ：Pa ） 常用单位：标准大气压（atm） （atm） 毫米汞柱（mmHg） （mmHg） 1atm=760mmHg=1.013× 1atm=760mmHg=1.013×105Pa
上翼43.546 下 翼 27.98 上翼18.176 下 翼 14.236 上翼7.7 下翼 7.25
安-26 74.98
翼展(m)
9.6
9
7.15
9.344
32.989
29.2
展玄比
4.13
3.24
2.23
2.07
6.627
11.37
根尖比 后掠角(前缘) 安装角 上反角 平均气动弦 (m) 厚弦比 内47° 外43° 1° -3° 2.363 4.08％
qm = ρVA
1
1
S
2
流量一定，流速快 则截面积减小；流速 慢则截面积增大。
气流在流管中 截面积随流速 的变化
v
2
ρ1v1∆S1 = ρ2v2∆S2
4、伯努利定理 、
定常流动的 伯努利定理给出了作定常流动 理想流体中任意两点或 伯努利定理给出了作定常流动的理想流体中任意两点或 之间的关系。 截面上 p 、 及地势高度 h之间的关系。
机翼平面形状图（ ） 机翼平面形状图（a）矩形翼 （b）椭圆翼（c）梯形翼 ）椭圆翼（ ） (d)后掠翼 三角翼 双三角翼 后掠翼(e)三角翼 双三角翼(g)S形前缘翼 边条翼 变后掠翼 形前缘翼(h)边条翼 后掠翼 三角翼(f)双三角翼 形前缘翼 边条翼(i)变后掠翼
(一)翼弦：翼型一系列内切圆圆心的连线，称为 中弧线它是表示翼型弯曲程度的一条曲线，中弧 线的前端点，称为前缘；后端点称为后缘。前缘 与后缘之间的连线叫翼弦或几何弦。翼弦是翼型 的特征长度，单位为米。 (二) 厚弦比：上下翼面在垂直于翼弦方向的距 离叫翼型的厚度翼型最大厚度与翼弦（b）的比 值，叫翼型的厚弦比或相对厚度厚弦比常用百分 数表示。 现代飞机的翼型厚弦比约为3~16。
2、平流层
自对流层顶向上50~55公里高度，为平 流层。其主要特征：①温度随高度增加由 等温分布变逆温分布。平流层的下层随高 度增加气温变化很小。大约在20公里以上， 气温又随高度增加而显著升高，出现逆温 层。这是因为20～25公里高度处，臭氧含 20 25 量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线，从 而使气温升高。②垂直气流显著减弱。平 流层中空气以水平运动为主，空气垂直混 合明显减弱，整个平流层比较平稳。③水 汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量 少，对流层中的天气现象在这一层很少见。 平流层天气晴朗，大气透明度好。
1、对流层
对流层是大气的最下层。它的高度因纬度和季 节而异。就纬度而言，低纬度平均为17～18公里； 中纬度平均为10～12公里；高纬度仅8～9公里。 就季节而言，对流层上界的高度，夏季大于冬季。
对流层的主要特征：①气温随高度的增加而递减， 平均每升高100米，气温降低0.65℃。其原因是太阳辐 射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而 愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温 逐渐降低。②天气的复杂多变。对流层集中了75％大气 质量和90％的水汽，因此伴随强烈的对流运动，产生水 相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。③空气有 强烈的对流运动。地面性质不同，因而受热不均。暖的 地方空气受热膨胀而上升，冷的地方空气冷缩而下降， 从而产生空气对流运动。对流运动使高层和低层空气得 以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。
从地表到太空依次为：对流层[天气现象形成 区]、平流层[民航飞机飞行区]、中间层[下部为 臭氧层，上部空气稀薄]、电离层[气象气球飞 行区]、散逸层（外层）[卫星飞行区] 对流层、中间层[温度随高度增高而下降] 平流层、电离层、散逸层[温度随高度增高而上 升] 大气温度随高度增高而稀薄 大气厚度5000万米（1000米以上空气密度几 乎为零）
二、大气的物理特性与标准气压
1、大气的物理特性
1）连续性
标准大气压：指海平面上气体温度为15 度、压强为101325帕的气压（或760毫米 汞柱高或29.92英寸汞柱高）。 由于飞行器的体积远远大于气体分子体积， 可以忽略气体分子之间的距离，因此将空 气看成是连续有状态。
2）压强 大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产 生一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受 到的压力就是气体的压强。在数值上等于垂直作 用于器壁单位面积上的平均冲击力。 压强的单位：Pa（国际单位）1 Pa=1N/m2 ：Pa ） 常用单位：标准大气压（atm） （atm） 毫米汞柱（mmHg） （mmHg） 1atm=760mmHg=1.013× 1atm=760mmHg=1.013×105Pa
v
1 2 p + ρv + ρgh = 常 (伯 利 程 量 努 方 ) 2
伯努利方程表述的是理想流体作定常流动时， 流体中压强和流速的规律。 在流动的流体中，流速大的地方压强小；流速 小的地方压强大。
伯努利方程是机械能守恒方程
2-3
机翼的形状
升力与阻力的产生
机 翼 机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其 最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内布置 弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。另外， 在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用 于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝 翼等增加升力的装置。 机翼的平面形状五花八门，有梯形的，有矩形的， 还有三角形、椭圆形等等，甚至有许多稀奇古怪的。 但总的说来，按平面形状大致可以将机翼分为平直 翼、后掠翼、前掠翼、小展弦比机翼四大类。
4、电离层
从中间层顶到800公里高度为电离层。电离层的特 征：①随高度的增高，气温迅速升高。据探测，在 300公里高度上，气温可达1000℃以上。这是由于 所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层 的大气物质所吸收，从而使其增温的缘故。故电离 层又称为暖层。 ②空气处于高度电离状态。这一 层空气密度很小，在270公里高度处，空气密度约 为地面空气密度的百亿分之一。 由于空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用 下，氧分子和部分氮分子被分解，并处于高度电离 状态，电离层具有反射无线电波的能力，对无线电 通讯有重要意义。
(六)根尖比：如图，翼根弦长 c0与翼尖弦长 c1 之比称为根尖比。 (七)后掠角：机翼上的前缘线同垂直于翼根 对称平面的投影之间的直线夹角，称为前缘后 掠角。
(八)上(或下)反角：一侧机翼翼弦平面与机 身平面间的夹角，通常上反为正，下反为负。
几种飞机的主要几何参数
机种几何参数 面积(㎡) 歼五 22.6 歼六 25 23 歼七 Ⅱ 歼八(白天 型) 42.187 轰六 164.65 运五
3、中间层
从平流层顶到85公里高度为中间层。 其主要特征：①气温随高度增高而迅速降低， 中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。因 为该层臭氧含量极少，不能大量吸收太阳紫外 线，而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上 层大气所吸收，故气温随高度增加而递减。② 出现强烈地对流运动。这是由于该层大气上部 冷、下部暖，致使空气产生对流运动。但由于 该层空气稀薄，空气的对流运动不能与对流层 相比。
3）沾性 指大气在流动时所表现的一种特殊性质。 相邻大气层相互牵制的作用力称为大气的粘性力。 4）可压缩性 空气的压缩性是空气的压力、温度等条件改变 而引起密度变化的属性。
2、标准大气
地球的周围被厚厚的空气包围着，这些空气被称 为大气层。空气可以向水那样自由的流动，同时它也 受重力作用。因此空气的内部向各个方向都有压强， 这个压强被称为大气压。 表2-1 国际标准大气压表
按照大气在铅直方向的各种特性，将大气分 成若干层次。按大气温度随高度分布的特征， 可把大气分成对流层、平流层、中间层、 电 离（热）层和散逸层。 按大气各组成成分的混和状况，可把大气分 为均匀层和非均匀层。 按大气电离状况，可分为电离层和非电离层。 按大气的光化反应，可分为臭氧层。 按大气运动受地磁场控制情况，可分有磁层。
流线
流线：分布在流场中的许多假想曲线， 流线：分布在流场中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方 向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。 1 向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。 v
流场中流线是连续分布的； 流场中流线是连续分布的； 空间每一点只有一个确定的流速方向， 空间每一点只有一个确定的流速方向， 流速大 所以流线不可相交。 所以流线不可相交。 流线密处，表示流速大，反之则稀。 流线密处，表示流速大，反之则稀。
航空航天概论
——杨建伟
贵州航天职业技术学院
第二章
飞机飞行的基本原理
飞行器飞行环境。 飞行器飞行环境。 气流特性。 气流特性。 升力与阻力的产生。 升力与阻力的产生。 飞机的主要飞行性能和飞行科目。 飞机的主要飞行性能和飞行科目。 高速飞行概述。 高速飞行概述。 增升装置
Байду номын сангаас 2-1 飞行器飞行环境
飞行环境 对飞行器而言是指从地球表面至宇宙空 间。 一、大气层 大气分层定义： 按地球大气属性将整个大气分为若干层次。
v2
流管
流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。 流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。
流管内流体的质量是守恒的。 流管内流体的质量是守恒的。 通常所取的“流管”都是“细流管” 通常所取的“流管”都是“细流管”。 就称为流线。 细流管的截面积→0 ，就称为流线。 ∆S
3、连续性定理 、
描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流 描述了定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的流 定常流动的流体任一流管中流体元在不同截面处的 的关系。 速 v 与截面积 S 的关系。 ∆t S v