模型飞机飞行原理

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《模型飞机》 讲义

《模型飞机》 讲义

《模型飞机》讲义一、模型飞机的定义与分类模型飞机,顾名思义,是依照真实飞机的形状、结构、比例缩小制作而成的飞行器模型。

它并非真正用于载人或载货的交通工具,而是作为一种兴趣爱好、教育工具或竞赛项目存在。

根据动力来源的不同,模型飞机主要分为以下几类:1、电动模型飞机这类模型飞机依靠电池驱动电机运转,为螺旋桨提供动力从而产生推力。

电动模型飞机具有操作简单、噪音小、无污染等优点,适合初学者和在室内飞行。

2、油动模型飞机油动模型飞机通常使用甲醇或汽油作为燃料,通过内燃机将燃料的化学能转化为机械能,驱动螺旋桨旋转。

油动模型飞机动力强劲,但操作相对复杂,维护成本也较高。

3、橡筋动力模型飞机它依靠缠绕的橡筋释放能量来驱动螺旋桨旋转。

橡筋动力模型飞机结构简单,成本低廉,是儿童和青少年入门的常见选择。

4、无动力模型飞机这类模型飞机没有自身的动力装置,依靠手掷、弹射或利用气流产生的升力飞行。

无动力模型飞机对于飞行技巧和空气动力学的理解要求较高。

二、模型飞机的组成结构模型飞机虽然是缩小版的飞行器,但也具备了真实飞机的主要结构部件。

1、机身机身是模型飞机的主体部分,它承载着其他部件,并提供整体的结构支撑。

机身的形状和设计会影响飞机的空气动力学性能和稳定性。

2、机翼机翼是产生升力的主要部件。

其形状、面积和安装角度都会对飞机的飞行性能产生重要影响。

一般来说,机翼的上表面较为弯曲,下表面相对平坦,这样在飞行时就能产生向上的升力。

3、尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。

水平尾翼用于控制飞机的俯仰姿态,垂直尾翼则用于控制飞机的偏航方向。

4、动力系统如前文所述,动力系统可以是电动、油动、橡筋动力或无动力。

动力系统的性能和效率直接决定了模型飞机的飞行速度、续航时间等。

5、控制系统控制系统包括舵机、遥控器等设备。

舵机通过接收遥控器的信号来控制舵面的偏转,从而实现对飞机飞行姿态的调整。

三、模型飞机的制作材料制作模型飞机的材料多种多样,选择合适的材料对于模型的性能和制作难度都有很大的影响。

《模型飞机》 讲义

《模型飞机》 讲义

《模型飞机》讲义一、模型飞机的定义与分类模型飞机,简单来说,就是依照真实飞机的形状、结构、比例缩小制作而成的飞行器模型。

它并非只是玩具,而是一种融合了工程学、物理学和艺术的精致作品。

从动力来源的角度,模型飞机可以分为电动模型飞机、燃油模型飞机和无动力滑翔模型飞机。

电动模型飞机依靠电池驱动电机来提供动力,具有清洁、安静且易于操作的特点。

燃油模型飞机则通过燃烧燃油产生动力,动力强劲但操作相对复杂,同时也需要更多的维护。

无动力滑翔模型飞机则依靠气流和重力进行滑翔,对飞行环境和操控技巧有较高的要求。

从结构和制作材料的角度,又可以分为轻木模型飞机、泡沫模型飞机和复合材料模型飞机。

轻木模型飞机以轻木为主要材料,结构坚固,适合进行较为激烈的飞行操作。

泡沫模型飞机则以泡沫材料为主,重量轻,成本低,但相对较脆弱。

复合材料模型飞机结合了多种材料的优点,如碳纤维、玻璃纤维等,性能优异,但制作难度和成本也较高。

二、模型飞机的组成部分模型飞机主要由机身、机翼、尾翼、动力系统和控制系统这几个部分组成。

机身是模型飞机的主体结构,它承载着其他各个部件,并为整个飞机提供外形轮廓。

机身的设计和制作质量直接影响着飞机的飞行性能和稳定性。

机翼是产生升力的关键部件,其形状和角度的设计决定了飞机的升力大小和飞行特性。

常见的机翼形状有矩形、梯形、椭圆形等,不同的形状在不同的飞行条件下表现各异。

尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼,水平尾翼主要用于控制飞机的俯仰姿态,垂直尾翼则用于控制飞机的偏航方向。

动力系统是模型飞机的动力来源,如前面所述,有电动、燃油等不同类型。

电机或发动机的功率、转速等参数会影响飞机的飞行速度和爬升能力。

控制系统包括舵机、遥控器等,用于操控飞机的飞行方向、姿态和速度。

舵机通过接收遥控器的信号来控制机翼和尾翼的偏转,从而实现对飞机的精确控制。

三、模型飞机的飞行原理要理解模型飞机的飞行原理,首先要了解几个重要的物理概念:升力、阻力、重力和推力。

模型飞机飞行原理

模型飞机飞行原理

模型飞机飞行原理飞行器是一种能够在大气中飞行的工程设备,它可以携带人员和货物在空中快速移动。

飞行器包括飞机、直升机、导弹等。

在这些飞行器中,飞机是最为常见和广泛应用的一种。

飞机的飞行原理可以通过三个基本定律来解释,分别是伯努利定律、牛顿第三定律和牛顿第二定律。

首先,伯努利定律是描述流体力学中压强和速度之间关系的基本定律。

根据伯努利定律,当气体通过狭窄的通道时,气体的速度会增加,而压强则会降低。

在飞机上,翼上的空气在上下两面的运动速度和时间不同,上面相对较快,下面相对较慢。

由于上下两面空气速度的差异,产生了一个垂直向上的力,即升力。

翼面之间的空间被称为翼型,翼型是根据伯努利定律设计出来的,旨在最大限度地增加升力。

其次,牛顿第三定律是描述物体之间相互作用的定律。

根据牛顿第三定律,作用在物体上的力会有一个相等大小但方向相反的反作用力。

在飞机飞行中,发动机喷出的气流会产生一个向后的推力,这个推力是根据牛顿第三定律的反作用力产生的。

推力的大小取决于喷出气流的速度和飞机的质量。

推力将会克服飞机的阻力,使飞机能够维持飞行状态。

最后,牛顿第二定律是描述物体受到外力作用时加速度与力之间关系的定律。

根据牛顿第二定律,物体的加速度与物体所受的力成正比,与物体的质量成反比。

在飞机飞行中,升力和重力是相互作用的力。

升力的大小取决于翼型和飞机飞行的速度,而重力的大小取决于飞机的质量。

当升力大于重力时,飞机将会上升;当升力小于重力时,飞机将会下降。

通过调整飞机的姿态、速度和发动机喷出气流的大小,可以保持升力和重力的平衡,从而使飞机能够在空中稳定飞行。

除了以上三个基本定律之外,飞行器的气动外形和飞行操纵也是影响飞机飞行原理的重要因素之一、有时会采用可变翼型、襟翼、襟翼等机构来调整翼型以适应不同的飞行状态,改变飞机的升力和阻力。

此外,飞机飞行中还需要通过操纵设备,如操纵面、螺旋桨调节器等来控制飞行器的飞行姿态和方向。

综上所述,飞机的飞行原理通过应用伯努利定律、牛顿第三定律和牛顿第二定律,利用翼型的升力和发动机推力的相互作用,以及飞机外形和飞行操纵的调整,使飞机能够在空中稳定飞行。

航模的基本原理和基本知识

航模的基本原理和基本知识

航模的基本原理和基本知识航模是一种模拟真实飞行的模型飞机,其基本原理和基本知识包含以下几个方面:一、模型飞行原理:1.大气动力学原理:航模飞行时受到气流的作用,包括升力、阻力、重力和推力等力的相互作用。

模型飞机需要通过翼面产生升力来维持飞行高度,并通过推力提供动力。

2.控制原理:航模飞机通过控制表面(如方向舵、升降舵、副翼等)的运动来改变其姿态和方向。

操纵杆和舵机通过电子信号传输,实现对控制表面的精确控制。

3.飞行稳定原理:航模飞行过程中需要保持一定的稳定性。

包括静稳定和动态稳定两个方面。

定翼航模通过设置翼面的远心点位置来实现静态稳定性,而控制面的设计和操纵杆的操作则保证动态稳定。

二、模型飞机的组成部分及功能:1.机身:模型飞机的主要结构,包括机翼、机身和尾翼。

机身主要用于容纳电子设备和动力系统。

2.机翼:模型飞机的升力产生部分,具有翼型、翼展和翼面积等特征,通过改变翼面的攻角来产生升力。

3.尾翼:包括升降舵、方向舵和副翼。

升降舵用于控制模型飞机的上升和下降,方向舵用于控制模型飞机的左右转向,副翼用于控制模型飞机的横滚运动。

5.舵机:用于控制模型飞机的控制表面,将电子信号转换为机械运动。

6.遥控系统:遥控器和接收机组成的遥控系统用于控制模型飞机的姿态和方向。

三、航模飞行的基本知识:1.飞行理论:了解飞行原理、飞行姿态和飞行控制等相关理论知识,包括升力、阻力、重力、推力、迎角、侧滑等概念。

2.翼型知识:了解不同翼型的特征和表现,掌握常见的对称翼型、半对称翼型和弯曲翼型。

3.翼展和翼面积:翼展影响飞机的横向稳定性和机动性能,翼面积影响飞机的升力产生能力。

4.飞行控制知识:包括副翼、升降舵和方向舵的操作原理、机动动作和配平技巧等。

5.飞行安全知识:了解飞行场地的选择、飞行规则以及飞行器的安全性维护等方面的知识。

6.电子设备知识:了解遥控器、接收机、舵机、电机和电池等电子设备的基本原理和使用方法。

总结:航模的基本原理是依靠大气动力学原理和控制原理来模拟真实的飞行。

模型飞机原理

模型飞机原理

模型飞机原理模型飞机是一种小型飞行器,通常由木材、塑料或者泡沫等材料制成,是飞行模型爱好者们喜爱的玩具之一。

它不仅能够给人们带来乐趣,还能够让人们了解飞行原理和飞行器结构。

在这篇文档中,我们将深入探讨模型飞机的原理,包括飞行原理、结构设计和控制方式等方面。

首先,让我们来了解一下模型飞机的飞行原理。

模型飞机的飞行原理与真实飞机的飞行原理基本相同,都是基于空气动力学原理。

当模型飞机在空气中飞行时,机翼上的气流将产生升力,使得飞机能够克服重力并保持飞行状态。

同时,尾翼上的气流可以产生稳定性和操纵性,使得飞机能够做出各种飞行动作。

另外,动力装置也是模型飞机飞行的关键,通常采用电动发动机或者内燃发动机提供动力。

总的来说,模型飞机的飞行原理是基于空气动力学和动力学的相互作用,是一门复杂而又有趣的学科。

其次,我们来探讨一下模型飞机的结构设计。

模型飞机的结构设计通常包括机翼、机身、尾翼、动力装置和遥控设备等部分。

机翼是模型飞机的主要承载部件,它的形状和横截面决定了飞机的升阻比和飞行性能。

机身是飞机的主要结构支撑部件,通常包括机身壳、机翼连接件和起落架等部分。

尾翼是模型飞机的稳定和操纵部件,它的设计和安装位置对飞机的飞行性能有着重要影响。

动力装置通常包括电机、螺旋桨和电子速度控制器等部件,它们提供了飞机的动力来源。

遥控设备是模型飞机的操纵和控制部件,包括遥控器、接收机、舵机和电池等部分。

这些部件的合理设计和安装是模型飞机能够正常飞行的基础。

最后,我们来讨论一下模型飞机的控制方式。

模型飞机的控制方式通常包括姿态控制和飞行控制两种方式。

姿态控制是通过操纵飞机的副翼、升降舵和方向舵等部件来改变飞机的飞行姿态,包括翻滚、俯仰和偏航等动作。

飞行控制是通过操纵飞机的油门、高度和方向等参数来控制飞机的飞行状态,包括爬升、下滑和转弯等动作。

这些控制方式需要飞行员具备一定的飞行技能和经验,才能够熟练操作飞机完成各种飞行任务。

总的来说,模型飞机的原理涉及空气动力学、结构设计和控制方式等多个方面,是一门综合性的学科。

模型飞机飞行原理

模型飞机飞行原理

模型飞机飞行原理模型飞机的飞行原理基本上与现实中的飞机是相似的。

飞机在飞行时,会受到多个力的影响,如重力、空气的阻力、推力等,因此必须控制机体的角度、速度、高度和姿态等指标,从而控制飞机的飞行状态。

首先,模型飞机受到的主要力是重力和空气动力学力。

重力是飞机向下的力,由地球的质量引起,因此重力始终保持不变,影响飞机的稳定性和平衡性。

空气动力学力是指由空气流动引起的力,这包括了提供升力的力和提供阻力的力。

升力是使飞机在空中飞行的关键力,它在飞机的翼面上由空气流动产生,使机体得到提升。

其次,推力是飞机飞行的驱动力,这是由飞机的发动机推动的。

发动机产生的推力越大,飞机的速度就越快,因此推力是影响飞机速度的重要因素之一。

一些模型飞机不使用燃油发动机,采用电动机驱动,而电池组是提供能量的主要来源。

另外,模型飞机在空中飞行时,必须保证机体处于水平状态,同时需要控制飞机的姿态、高度、滚转角度和偏航角度。

飞机的姿态指飞机的整体倾斜状态,由仪表显示。

高度是指飞机所在位置距离地面的垂直距离,由高度表显示。

滚转角度指飞机围绕纵轴旋转的角度,由滚转仪显示。

偏航角度指飞机围绕垂直轴旋转的角度,由指南针显示。

为控制这些参数,模型飞机配备了一系列控制设备,如遥控器、行程调整器、舵机等,这些设备能够对发动机、翼面、襟翼等进行控制,以达到机体平衡或是提升效果。

根据发动机和控制设备的配合,模型飞机可以执行多种飞行动作,如翻转、滑翔、盘旋等。

总体来说,模型飞机和真实飞机的飞行原理十分相似。

通过机体结构、动力设备、控制设备等多个要素的配合与协调,模型飞机可以实现不同的飞行效果,使得飞行更具风采与变化性,呈现着令人惊叹的视觉效果。

飞机模型的原理

飞机模型的原理
飞机模型的原理是基于空气动力学和力学原理的。

飞机模型通常是按照真实飞机比例缩小制作的,它包括了机翼、机身、尾翼和发动机等部件。

在飞机模型中,机翼起到产生升力的作用。

当飞机模型以一定速度飞行时,机翼上面的气流速度比下面快,从而形成的气压差使得飞机模型产生升力。

升力的大小与机翼的形状、气流的速度以及来流角等因素有关。

另外,飞机模型的机身和尾翼也起到重要作用。

机身负责提供稳定性和支持机翼的结构强度,而尾翼则负责控制飞机模型的姿态和方向。

尾翼通常由水平安定面和垂直安定面组成,它们通过改变受力情况来产生控制力。

最后,发动机则提供飞机模型的推力。

推力通过喷气、螺旋桨或者其他方式产生,驱使飞机模型向前移动。

推力的大小与发动机的工作性能有关。

综上所述,飞机模型的原理是通过机翼产生升力、机身和尾翼提供稳定和控制、发动机提供推力来实现飞行。

这些原理共同作用,使得飞机模型能够在空中飞行。

模型飞机飞行原理

模型飞机飞行原理模型飞机是一种受欢迎的玩具,它不仅能够给人们带来乐趣,还能够让人们了解飞行原理。

模型飞机的飞行原理涉及到空气动力学、力学、电子学等多个领域的知识。

在本文中,我们将深入探讨模型飞机的飞行原理,帮助读者更好地理解模型飞机的飞行过程。

首先,模型飞机的飞行原理与真实飞机的原理基本相同,都遵循着伯努利定律和牛顿定律。

当模型飞机在飞行时,它的机翼会受到空气的作用力,产生升力。

这是由于机翼的上表面比下表面要凸出,当空气流过机翼时,上表面的气流速度要比下表面的快,根据伯努利定律,气流速度越快,气压就越低,因此机翼上表面的气压要比下表面低,从而产生了升力。

其次,模型飞机的飞行还受到推力和阻力的影响。

推力是由模型飞机的发动机提供的,它可以克服阻力,使模型飞机前进。

阻力主要来自空气的阻碍,它会使模型飞机受到一个与飞行方向相反的阻力,影响模型飞机的速度和飞行距离。

此外,模型飞机的飞行还受到重力的影响。

重力是指地球对物体的吸引力,它会使模型飞机向下运动。

为了克服重力,模型飞机需要产生足够的升力,以抵消重力的影响,从而保持在空中飞行。

最后,模型飞机的飞行还受到风的影响。

风是空气的流动,它会改变模型飞机的飞行方向和速度。

在风的作用下,模型飞机需要及时调整姿态和飞行速度,以保持稳定的飞行状态。

总的来说,模型飞机的飞行原理涉及到多个因素的综合作用,包括升力、推力、阻力、重力和风力等。

只有在这些因素相互协调的情况下,模型飞机才能够顺利地进行飞行。

希望通过本文的介绍,读者能够对模型飞机的飞行原理有一个更加清晰的认识,从而更好地享受模型飞机带来的乐趣。

模型飞机的飞行原理和调整试飞

模型飞机的飞行原理和调整试飞人类第一架带动力可操纵飞机是由莱特兄弟发明制造的,取名为“飞行者一号”,与1903年12月13日早上10:35在美国首次飞行,飞行记录是:飞行距离为36.58米;留空时间为12秒。

实现了人类的首次空中载人飞行。

第一章飞行原理一、什么是航空模型?航空模型是一种重于空气的,有尺寸和重量限制,带有或不带有动力的,用于竞赛、运动、科研和娱乐,不能载人的航空器。

航空模型的技术要求总则:1、最大飞行重量含燃料在内,最大不得超过25千克;(<25KG)2、最大升力面积不得超过500平方分米;(<500dm²)3、最大翼载荷不得超过250克/平方分米;(<250g/dm²)4、活塞式发动机(总和)最大汽缸容积不超过250立方分米;(<250dm³)5、电动机电源最大空载电压不超过72伏;(<72v)6、动力类型模型飞机噪音限制在96dB(A),(测量距离3米,除电动机)什么叫飞机模型?一般认为不能飞行的,以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机模型。

什么叫模型飞机?一般称能在空中飞行的模型为模型飞机,叫航空模型二、固定模型飞机组成部分与功能到目前为止,除了少数特殊形式的飞机外,大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成:(通常叫做飞机的五大部件)1、机翼——机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,同时也起到一定的稳定和操纵作用。

在机翼上一般安装有副翼{副翼上有调整片}和襟翼,操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼可使升力增大。

机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。

不同用途的飞机其机翼形状、面积的大小也各有不同。

2、机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,将飞机的其他部件如:机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。

3、尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。

水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成,(在升降舵上有调整片)有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。

航模直升机

航模直升机航模直升机是一种以真实直升机为蓝本制作的模型飞行器。

它具备与真实直升机相似的外观和飞行动力学特性,让飞行爱好者能够体验到掌握真实直升机的乐趣。

本文将介绍航模直升机的起源、分类、组成结构、飞行原理以及使用注意事项等内容,希望能为广大飞行爱好者提供参考。

一、起源与分类航模直升机起源于20世纪初的航空模型制作发展,经过多年的探索和实践,逐渐发展成为现在的模型飞行器。

根据尺寸和动力来源的不同,航模直升机可以分为多种分类,如微型直升机、电动直升机、燃油直升机等。

微型直升机通常较小,适合室内飞行,其动力源一般为电池。

电动直升机则利用电动机产生动力,便于操控和维护。

而燃油直升机则使用内燃机作为动力源,拥有更高的飞行性能。

二、组成结构航模直升机的组成结构通常包括机身、主旋翼、尾旋翼、发动机、遥控器和电池等部分。

机身是航模直升机的核心部分,承载着其他部件,并提供稳定的飞行平台。

主旋翼是产生升力的装置,通过旋转产生气流使直升机能够飞行。

尾旋翼则用于控制航模直升机的方向和稳定性。

发动机提供动力源,影响着航模直升机的飞行性能。

遥控器是操控航模直升机的工具,通过无线信号将操纵指令传输给飞行器。

电池则为航模直升机提供能量。

三、飞行原理航模直升机的飞行原理与真实直升机类似。

主旋翼的旋转产生升力,使得机身获得升力。

通过改变主旋翼的旋转速度和角度,可以控制航模直升机的上升、下降、平飞和转弯等动作。

尾旋翼的作用是抵消主旋翼产生的扭矩,保持直升机的平衡。

同时,通过改变尾旋翼的旋转速度,可以控制直升机的方向。

操纵杆通过遥控器传输指令,控制机身和旋翼的运动,从而实现对航模直升机的操控。

四、使用注意事项在使用航模直升机时,需要注意以下几个方面的问题。

首先,确保在合适的环境中飞行,避免直升机与人员或其他物体发生碰撞。

其次,遵循飞行规则,注意安全飞行。

同时,应该了解航模直升机的飞行性能和使用范围,合理选择飞行场地和时间。

另外,及时检查航模直升机的各项部件,确保其正常工作。

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第一章空气动力学基本知识空气动力学是一门专门研究物体与空气作相对运动时作用在物体上的力的一门科学。

随着航空科学事业的发展,飞机的飞行速度、高度不断提高,空气动力学研究的问题越来越广泛了。

航模爱好者在制作和放飞模型飞机的同时,必须学习一些空气动力学基本知识,弄清楚作用在模型飞机上的空气动力的来龙去脉。

这将有助于设计、制作、放飞和调整模型飞机,并提高模型飞机的性能。

第一节什么是空气动力当任何物体在空气中运动,或者物体不动,空气在物体外面流过时(例如风吹过建筑物),空气对物体都会有作用力。

由于空气对物体作相对运动,在物体上产生的这种作用力,就称为空气动力。

空气动力作用在物体上时,不是只作用在物体上的一个点或一个部分,而是作用在物体的整个表面上。

空气动力表现出来的形式有两种,一种是作用在物体表面上的空气压力,压力是垂直于物体表面上的。

另一种虽然也作用在物体表面上,可是却与物体表面相切,称为空气与物体的摩擦力。

物体在空气中运动时所受到的空气作用力就是这两种力的总和。

作用在物体上的空气压力也可以分两种,一种是比物体前面的空气压力大的压力,其作用方向是从外面指向物体表面(图1-1),这种压力称为正压力。

另一种作用在物体表面的压力,比物体迎面而来的空气压力小,压力方向是从物体表面指向外面的,这种压力称为负压力,或吸力(图1-1)。

空气对物体的摩擦力与物体对空气之间相对运动的方向相反。

这些力量作用在物体上总是使物体向气流流动的方向走。

如果是空气不动,物体在空气中运动,那么空气摩擦力便是与物体运动的方向相反,阻止物体向前运动。

很明显,空气动力中由于粘性产生的空气摩擦力对模型飞机飞行是有害的。

可是空气作用在模型上的压力又怎样呢?总的看来,空气压力对模型的飞行应该说是有利的。

事实上模型飞机或真飞机之所以能够克服本身的重量飞起来,就是因图1-1作用在机翼上的压强分布为机翼上表面产生很强的负压力,下表面产生正压力,由于机翼上、下表面压力差,就使模型或真飞机飞起来。

可是作用在物体上的压力也并不是完全有利的。

一般物体前面的压力大,后面的压力小,由于物体前后压力差便会阻碍物体前进,产生很多困难。

只有物体的形状适当才可以获得最大的上、下压力差和最小的前后压力差,也就是通常所说的最大的升力和最小的阻力。

所以空气压力对于物体的运动有利也有害。

研究物体在空气中运动时,通常把物体表面受到的压力的大小和方向先用图表示出来,然后加以计算。

科学工作者利用一种称为“风洞”的工具来测量物体所受到的空气动力或空气压力。

所谓风洞,就是利用风扇或其它方法产生稳定的气流。

要试验的物体放在风洞内。

如果在物体表面钻上很多小孔,用小橡皮管把这些小孔接到很多压力计上,使可以量出物体表面的空气压力。

必须注意,物体表面上单位面积所受到的压力称为压强。

用压力计直接测量出来的数值实际上是空气的压强而不是压力。

图I-I表示的是机翼的压强分布图。

箭头的长短表示某一点的压强的大小,箭头的方向表示压强是正或负。

要计算压力时还需要将压强乘上机翼的表面面积。

利用直接测量物体表面各部分压强的方法,来研究物体受到的空气动力,是十分麻烦和复杂的工作。

而且空气的摩擦力还要另想办法侧量,所以这种方法通常只在一些研究所里采用。

事实上也不可能将各种物体在各种情况下都这样测量一次。

大部分的物体只要测量出它的前后总压力差即可,也就是测出它的阻力来,这样连空气摩擦力也计算在内了。

对于机翼则还需要测量一个上下总压力差——升力。

所以物体受到的空气动力,虽然实际上分布在物体全部表面上,但可以很容易把这些力量当作一个总的力量测量出来。

这力量有时称为合力,有时称为迎力R(对机翼来说)。

由于这总的力量是各部分压力的图1-2机翼上产生的空气动力总和,所以它的作用点称为压力中心(图1)。

模型飞机的机翼主要用来产生升力,使模型飞行。

升力是空气动力的一部分,所以对于机翼来说,空气动力的总合力——迎力,可以分为两个分力,即升力与阻力。

一般所谓的升力就是指迎力沿垂直于气流方向的分力,阻力是迎力沿气流方向的分力。

在风洞中作试验时也是把升力与阻力分别测量出来的。

根据上面所说的空气动力可以看出,升力就是机翼上、下表面压力差形成的,而阻力是前、后压力差和摩擦力的总和。

不过将空气动力分为升力及阻力完全是为了考虑问题方便才这样做的。

不按升力及阻力的方向分,按其他方式来分也是可以的。

例如作用在空气螺旋浆桨叶上的空气动力,往往分为拉力(沿飞行方向)和旋转阻力(沿旋转平面与螺旋桨旋转方向相反),而不分为升力及阻力。

研究作用在机翼上的空气动力时,按照升力及阻力的分法较好。

对于其他物体的空气动力则宜于将空气动力作为一个总的合力,即迎力来考虑。

第二节空气动力学的几个基本原理在讨论作用于飞机上的升力和阻力之前,先介绍几个空气动力学中的基本原理和定理。

一、可逆性原理大家知道,只有空气对物体作相对运动时才能产生空气动力。

就拿放风筝作例子吧,要使风筝升上天空,往往要挑选有风的天气。

假如风筝做得合适,风筝线的位置基本正确,就只要稍跑几步,或者稍稍收紧一下线,风筝就能悠然自得地冉冉上升。

如果你想在无风或风不大时放风筝,那么你必须拉着风筝奔跑;风愈小,就要求跑得愈快。

前一种情况,是靠空气对风筝作相对运动而将风筝托起的;而后一种情况,则是由于风筝对空气作相对运动获得空气动力。

这两种情况,对风筝升空这个目的来讲,效果是一样的。

在空气动力学中把它称之为“可逆性原理”。

这个原理对于研究飞机的飞行,有很重要的价值。

利用这个原理,可以设法在地面创造相应的条件来研究飞机在空中的飞行情况。

利用风洞研究飞机的空气动力特性就是从这个原理得到的启示。

二、气流的连续性如果你住在乎原地区并且有机会顺着一条小河步行的话,你会发现,当河面变窄或河床变浅时,河水的流速也会变得快起来。

住在山区的人可能会有这样的经验;在风和日丽的天气,穿过山口时一阵 清风吹来倍觉凉爽,但过了山口,那股风又突然消失了。

类似的现象,在日常生活中还可以举出许多例子。

是什么原因造成这种现象的呢?因为无论是水或者空气,它的流动都是连续不断的。

在流体力学或空气动力学中,常常把流体或气体微团流动所经过的路径称之为“流线”。

这种流线不仅是连续的,而且在流动过程中流体的微团不会从一条流线跑到另一条流线上去。

沿着每条流线,运动的流体微团的质量保持不变。

推而广之,对于沿着一个通道流动的气流来讲,在相同的时间间隔内,流过的空气质量是相同的,如果用公式表示,可以写成如下的连续性方程:常数=**F V ρ式中 ρ——空气的密度;V ——空气的速度;F ——通道的截面积。

对于常见的自然现象以及与模型飞机有关的空气动力问题来说,由于空气运动速度不大,可以认为空气是不可压缩的,即空气的密度保持不变。

设在图1-3所示空气通道中的前后两个截面为1F 和2F 利用上式可得222111F V F V **=**ρρ也就是说,由于截而2的面积12F F 〈,所以根据连 图1-3气流的连续性续性原理,一定产生12V V 〉。

从图1-3还可以看到,在通道中气流流速的快慢,还可以用通道中流线的稠密程度来表示,凡是流线稠密的地方,表示通道窄,气流受到约束,流速增大;反之,流速就减慢。

这种用流线来表示气流流过物体情景的方法是与烟风洞(在风洞中引进很多发烟的小喷嘴,使气流流动情况可以看得到)观察的结果相一致的。

三、伯努利定理利用气流的连续性可以说明空气流过物体时流速的变化情况。

但重要的是空气动力的变化规律。

通过伯努利定理就能够知道气流流动速度与作用在物体表面上压强之间的关系。

如果你手中平行地拿两张纸片并且使劲地对着这两张纸片中间吹气,结果会怎么样呢?也许你会说,这样一来两张纸片便分开了,实际却不然。

这两张纸片却愈吹愈靠拢了(图1-4)这说明,当对着两张纸片的中间吹气时,作用在纸片外侧的压强比纸片内侧的大,于是使纸片靠拢。

由此可见:流速大的地方,气流的压强就小;流速小的地方,气流的压强就大。

怎样来解释上面这种现象呢?空气流动时,所有在流动方向的气体分子都具有流动速度。

垂直于气流流动方向的物体会受到空气分子较大的冲击。

这说明空气分子具有作功的能力。

这种能力的大小与空气密度和运动速 度有关,用来221V ρ表示。

这种由于气流流动而形成的压强,称 之为动压强(或简称动压)。

除了动压强外,气体分子还具有对平行于气流方向的物体表面作功的能力。

这种能力是一种势能,通常称之为静压强(或简称静压)。

在流动的气流中,既具有动压强,图 1-4 伯努力定理实验 又具有静压强,两者的总和称为总压强(或简称总压)。

根据能量守恒法则,一般情况下,在气流通道中任一处的总压是一个不变的值。

如果用公式表示,就是: 静压+动压=总压(常量)或 常量=+221V P ρ 式中 P ——静压强; 221V ρ——动压强。

若将图1-3所示气流通道的截面1F 或截面2F 的数据代入上式,考虑到空气是不可压缩的流体,即ρρρ==21。

所以:2222112121V P V P ρρ+=+从这个公式可以知道,由于气流在通道中的能量是不变的。

所以,当气体流动时,若流速加快,动压便增大,而静压必然相应减小;反之,若流速减慢,动压便降低,而静压就要相应增加。

这就是通常所称的伯努利定理。

第三节边界层与雷诺数研究表明,空气流过物体表面的时候,空气粘性的作用主要表现在最靠近物体的一个薄层气流中。

最靠近物体表面的空气质点由于粘性的影响,粘附在物体表面上。

所以,那里的气流速度等于零。

随着与物体表面距离的增大,空气质点的速度也逐渐增大,在远到一定距离之后,粘性的作用便不那么显著,气流的速度便与没有粘性作用的情况一样了。

这一薄层空气称为边界层或附面层(图1-5)。

在模型飞机机翼表面,边界层是很薄的,只有2~3毫米左右。

边界层一般可分为两种:一种是层流边界层,另一种是紊流边界层。

这两种边界层的性质各不相同。

层流边界层内空气质点的流动可以认为是一层一层的,很有层次也很有规则。

各层的空气都以一定的速度在流动。

层与层之间的空气质点不会互相走来走去。

所以在层流边界层内空气粘性所产生的影响也较小。

紊流边界层则不然。

在紊流边界层内空气质点的运动情况正好与层流相反,是杂乱无章的。

靠近最上面那层速度比较大的空气质点可能会走到底下速度比较慢的地方来,而底下的质点也会走到图1-5边界层内气流速度的变化上面去。

由于紊流边界层内质点的运动是紊乱的,所以空气粘性所产生的影晌也比较大。

边界层内空气质点流动的这些特性,也反映在这两种边界层内速度变化方面。

图1-5中对它们作了比较。

虽然这两种边界层在最靠近物体的那一点气流速度都是零,即相当于空气“粘”在物体表面上一样;而在边界层最外边的气流速度,都与没有粘性的情况相同。

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