飞行力学实验2
昆虫飞行的力学研究_2
Robotic Fly Harvard大学制造的机器苍蝇，可以 实现电源外置的可控起飞和悬停
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二、昆虫是怎么飞起 来的？
问题1：支持昆虫在空中的力是怎么产生的？ （空气动力学） 问题2：为何能飞行地那么平稳？（飞行动力学）
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翅膀的运动（拍动）
真实翅膀拍动
模型翅膀拍动
类似于直升机旋翼桨叶或螺旋桨桨叶的转动；不同的只 是直升机桨叶总是向一个方向转动，而昆虫翅转动一定 角度后，就翻转过来，向相反方向转动，周而复始。
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昆虫飞行稳定性如何？
悬停平衡： 升力=重力
水平力=0
绕质心的力矩=0
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昆虫飞行的支配方程
运动方程
流动方程
飞行力学：小扰动线化的理论
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小扰动运动方程
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稳定性结果
四个特征值中，存在正的特征值 ——不稳定的模态（弱）
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纵向运动
纵向运动中的不稳定
M M u
u
不稳定振荡模态：向前运动伴随上仰运动，向 后运动伴随下俯运动----产生与转动方向相同的 力矩，不稳定。
活体昆虫的流动显示(Cambridge
Ellington Lab)
鹰蛾拍动翅上的前缘涡
前缘涡在平动过程中不脱落，高升力在这个阶段内得以保持 ——“不失速机制”（背负漩涡）
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从非定常流动的角度
利用模型进行气动力的测量(Dickinson
Michael H. Dickinson, et al. Science 1999 模型果蝇翅的气动力测量
Lab)
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从非定常流动的角度
气动力的测量结果
“转动环量”机制
“尾迹捕获”机制
实验模板(飞行力学)
郑州航空工业管理学院实验报告_____届______________专业___________班级题目______________________________ 姓名_____ ________ 学号_____ ______________年_____月_____日飞机飞行性能仿真演示实验一、飞行性能参数计算题目1：解算过程：Matlab程序：结果：基本要求：1.根据组内分工，将自己的分到的两道课后题的按照题目、解算过程、matlab程序、结果样式书写报告。
二、平飞所需推力曲线平飞所需推力曲线：Matlab程序：结果及分析：基本要求：1. 说明平飞推力曲线的纵横坐标、计算过程、及其绘制步骤2.利用matlab绘制平飞所需推力曲线，分析质量和飞行高度对平飞所需推力曲线的影响提高部分（该部分作为加分内容，不做强制性要求）：1.在平飞所需推力曲线上计算飞机的有利速度，远航速度。
2.分析飞行高度和质量对飞机的久航速度和远航速度的影响。
3.绘制飞机气动效率KMa的等值线图，分析喷气式飞机的最佳续航性能。
合理排版，正反面打印，内容不超过7页。
郑州航空工业管理学院实验报告_____届______________专业___________班级题目______________________________ 姓名_____ ________ 学号_____ ______________年_____月_____日转子系统状态监测系统认知实验一、转子实验台的组成二、转子实验台的测试机理对实验设备有全面的认识。
1郑州航空工业管理学院实验报告_____届______________专业___________班级题目______________________________ 姓名_____________学号_____________ 指导教师_____________职称___________________年_____月_____日1、根据模拟飞行，结合课本第八章，简述飞机滑行，平飞、上升、下降的操纵原理。
飞行力学实验报告
飞行力学实验报告摘要：本实验旨在通过飞行力学实验，研究飞机的基本稳定性和操纵性能，并分析其对飞机飞行的影响。
实验中使用了一种小型模型飞机，并对其进行了各种不同条件下的测试，包括无动力滑翔、有动力飞行、操纵稳定性测试等。
通过实验数据的收集和分析，得出了飞机在不同条件下的稳定性和操纵性能数据，并提出了相应的改进建议。
1. 引言飞行力学是航空领域的一个重要分支，研究飞机的运动和力学特性。
飞机的稳定性和操纵性能对于飞行安全和飞行效率至关重要。
本实验旨在通过飞行力学实验，研究飞机在不同条件下的稳定性和操纵性能，并分析其对飞机飞行的影响。
2. 实验设备和方法2.1 实验设备本实验使用了一种小型模型飞机，具有可控尾翼、可变机翼和动力装置等设备。
实验中还使用了数据采集仪和相应的软件，用于记录实验数据。
2.2 实验方法本实验分为以下几个部分：2.2.1 无动力滑翔实验在这个实验中，我们将模型飞机从一定高度释放，观察其在没有动力推动的情况下的飞行特性。
通过记录模型飞机的下降速度和滑翔距离，我们可以评估其空气动力学特性和稳定性水平。
2.2.2 有动力飞行实验在有动力飞行实验中，我们将给模型飞机提供动力，观察其在不同速度下的飞行情况。
通过记录模型飞机的速度、升力和阻力等数据，我们可以评估其操纵稳定性和动力性能。
2.2.3 操纵稳定性测试在这个实验中，我们将对模型飞机进行操纵稳定性测试，包括升降舵和方向舵的操纵测试。
通过观察模型飞机的姿态和路线变化，我们可以评估其操纵性能和稳定性水平。
3. 实验结果与讨论3.1 无动力滑翔实验结果根据实验数据，我们得到了模型飞机在不同高度释放时的滑翔距离和下降速度。
通过对数据的统计和分析，我们发现模型飞机的空气动力学特性和稳定性随着高度的增加而改变。
具体结果如下：3.2 有动力飞行实验结果根据实验数据，我们得到了模型飞机在不同速度下的升力、阻力和动力参数。
通过对数据的统计和分析，我们发现模型飞机的操纵稳定性和动力性能随着速度的变化而改变。
航空航天工程师的航天器气动力学和飞行力学
航空航天工程师的航天器气动力学和飞行力学航空航天工程是一门涉及航空航天器设计、制造和运行的学科，而气动力学和飞行力学是航空航天工程中关键的技术领域。
航空航天工程师的任务之一就是研究和应用气动力学和飞行力学的原理，以设计更安全、高效和稳定的航天器。
本文将介绍航天器气动力学和飞行力学的基本概念和应用。
一、气动力学气动力学研究流体（如气体）在物体表面上产生的压力和引起的力的学科。
在航天器设计中，气动力学是非常重要的，因为它影响着航天器在大气层中的运动和姿态控制。
1. 升力和阻力航天器在飞行过程中会受到重力、升力和阻力的作用。
升力是指垂直于飞行方向的力，可以支持航天器在空中飞行；阻力是与飞行方向相反的力，阻碍了航天器的运动。
航空航天工程师需要通过气动外形设计、机翼形状优化和控制表面设计等手段来减小阻力和增大升力，以提高航天器的飞行效率。
2. 稳定性和操纵性在设计航天器时，稳定性和操纵性也是需要考虑的重要因素。
稳定性是指航天器在受到干扰后能够自动回复到平衡状态的能力；操纵性是指航天器对于操纵输入的响应能力。
通过气动力学的研究和调整飞行姿态，可以使航天器具有良好的稳定性和操纵性。
二、飞行力学飞行力学是研究航空航天器在飞行过程中的运动和力学原理的学科。
通过对航天器的运动方程和控制原理的研究，航空航天工程师可以设计航天器的飞行轨迹和飞行控制系统。
1. 科氏力和飞行轨迹科氏力是指由于航天器在运动中所受到的离心力和压力力的合力。
科氏力的大小和方向决定了航天器所处的飞行轨迹。
例如，在升力和重力平衡的情况下，航天器可以以水平的圆周轨道飞行。
2. 飞行控制系统飞行控制系统是用来控制航天器的姿态和运动的系统。
航空航天工程师需要设计合适的飞行控制系统来确保航天器的稳定、安全和精确的飞行。
常见的飞行控制系统包括姿态控制系统、推力控制系统和导航系统等。
三、航空航天工程师的任务作为航空航天工程师，研究和应用航天器气动力学和飞行力学是其重要任务之一。
北航航空工程培养方案
航空科学与工程学院航空工程领域（）全日制专业学位硕士研究生培养方案一、适用领域航空工程领域（）二、培养目标航空工程领域全日制专业学位硕士是与航空工程领域任职资格相联系的专业学位，主要为国民经济和国防建设等领域培养应用型、复合型、高层次工程技术人才。
围绕航空飞行器，要求掌握航空飞行器总体设计、飞行力学与飞行安全、结构强度与结构动力学、人机与环境工程、空气动力学和动力学与控制的基本概念与理论，了解学科领域的发展前沿，并能熟练运用相关专业知识，承担或主持较大型技术攻关项目，解决航空飞行器发展中的关键技术。
具体要求是：1．拥护党的基本路线和方针政策，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和敬业精神，以及科学严谨和求真务实的学习态度和工作作风。
2．掌握航空工程领域坚实的基础知识、系统的专门知识, 具有独立从事与现代航空器设计相关的工程设计、工程研究、工程开发等工作的能力；能够运用先进方法和现代化技术手段解决工程问题；掌握航空领域发展趋势，具有一定的国际视野和竞争力。
3．掌握一门外国语。
三、培养方向1．飞行器总体设计2．飞行力学与飞行安全3．结构强度与结构动力学4．人机与环境工程5．空气动力学设计6．动力学与控制四、培养模式及学习年限1.航空工程领域全日制专业学位硕士学位研究生采用课程学习、实践教学和学位论文相结合的培养方式。
2.课程设置应体现厚基础理论、重实际应用、博前沿知识，着重突出专业实践类课程。
课程学习时间一般为1年。
课程学习实行学分制，具体学习、考核及管理工作严格执行《北京航空航天大学研究生院关于研究生课程学习管理规定》。
3.专业实习是全日制专业学位硕士研究生培养中的重要环节，专业硕士研究生应到企业实习，采用校内、外实习实践基地相结合的实习模式。
全日制专业学位硕士研究生在学期间，应保证不少于半年的专业实习，记3学分。
4.学位论文选题应来源于航空工程实际或具有明确的航空工程技术背景。
鼓励实行校内、校外相结合的双导师制，其中第一导师为校内导师，第二导师为校外与本领域相关的专家。
航空航天工程师的航空气动力学和飞行力学
航空航天工程师的航空气动力学和飞行力学航空航天工程师是一个令人激动的职业，他们负责设计、开发和测试飞行器。
在这个职业中，航空气动力学和飞行力学是最基础且重要的学科。
本文将通过介绍航空气动力学和飞行力学的定义、原理以及应用领域来探索航空航天工程师的工作内容。
一、航空气动力学航空气动力学是研究飞行器在空气中运动的学科。
它主要关注空气对飞行器的作用力以及这些作用力如何影响飞行器的运动特性。
航空气动力学不仅仅是理论研究，还包括实验研究和数值模拟。
航空气动力学主要研究以下两个方面：1. 升力和阻力：升力是空气对飞行器垂直升力的作用力，而阻力是空气对飞行器运动方向的阻碍力。
航空气动力学研究如何最大化升力以提供足够的升力支撑飞行器，同时最小化阻力以减少能量损耗。
2. 稳定性和控制性：稳定性是指飞行器在受到外界干扰时能够自动保持平衡或者恢复平衡的能力。
控制性是指飞行器在飞行中能够按照操纵输入实现预期的运动变化。
航空气动力学研究如何通过设计飞行器的外形和控制系统来提高稳定性和控制性。
二、飞行力学飞行力学是研究飞行器的运动和力学特性的学科。
它涉及到物体在空气中受到的各种力以及这些力如何影响飞行器的轨迹和运动状态。
飞行力学有助于理解飞行器的飞行性能和操纵特性，对于飞行器的设计和控制至关重要。
飞行力学主要研究以下两个方面：1. 运动学：运动学研究飞行器的运动轨迹、速度和加速度等基本运动特性。
它通过描述飞行器的位置、速度和加速度之间的关系来分析和预测飞行器的运动状态。
2. 动力学：动力学研究飞行器的运动如何由外部力和飞行器自身特性共同决定。
它涉及到受力分析、转动和姿态控制等方面，帮助工程师设计出稳定和可操控的飞行器。
三、航空航天工程师的工作作为航空航天工程师，熟悉航空气动力学和飞行力学对于成功完成工作任务非常重要。
他们需要将这些理论知识应用于飞行器的设计、制造和改进过程中。
航空航天工程师的工作可以包括以下几个方面：1. 飞行器设计：根据航空气动力学和飞行力学的原理，工程师负责设计飞行器的外形和控制系统，以达到稳定、高效的飞行特性。
北航 飞力实验课实验报告
课程代码：051709研究生课程试卷2017－2018学年第一学期期末《飞行力学实验I》飞行原理实验报告考试时间2018年 11月 1日姓名：苏雨学号：ZY1805316专业：飞行器设计指导教师：王维军北京航空航天大学航空科学与工程学院2018年11月飞机失速尾旋现象研究第一章：失速尾旋现象介绍在我从事航模生涯这些年以来，有一种十分危险的飞行现象，导致了我多架模型飞机坠毁。
这就是在飞行中有时会出现飞机突然失去控制，一边下坠，一边偏侧翻转，操纵无效直到坠地。
经查阅资料，了解到这种飞行现象称为失速尾旋。
失速：失速是当机翼攻角（迎角）增大到一定的程度（临界迎角）后，机翼上表面气流分离，导致升力减小所发生的现象。
飞机将低头下沉，直至获得足够升力飞行。
在高度低时发生失速是危险的，高度足够高时，可以练习失速的改出，改出失速的基本操作是迅速推杆到底采用俯冲姿态，等速度大于等于1.3倍失速速度时，缓慢向后拉杆改出至平飞。
尾旋（螺旋）：当一侧机翼先于另一侧机翼失速时，飞机会朝先失速的一侧机翼方向沿飞机的纵轴旋转，称为螺旋或尾旋。
发生螺旋式非常危险的事情，有些飞机在设计制造时是禁止飞机进入螺旋的，这样的飞机进入螺旋姿态后，很难改出。
可以改出的飞机改出尾旋的基本方法是推杆到底，并向相反方向拉杆，如果发动机以高速运转，必须立即收油门到慢车，向螺旋相反方向蹬满舵，螺旋停止后，使用失速改平的方法。
成功的关键是飞行员的技术和飞机的性能。
全世界每年飞机事故中因失速发生的占事故总数约30%～40%，如果飞行员认知不清、处置不及时准确，飞机很可能在极短时间内进入失速尾旋，若在低空小高度时飞机进入失速尾旋处置不当，很可能会造成机毁人亡的等级事故，研究失速与尾旋的预防措施与改出方法，对考核飞机边界飞行的操控性、安全性，挖掘飞机的机动性能以及保证战斗生存率与飞行安全意义重大。
第二章：失速尾旋现象原理分析2.1失速现象原理分析飞机在飞行时，机翼翼型中心与气流来流方向的夹角为迎角，当迎角增加到抖振迎角时，机翼上气流开始分离，机翼开始出现了抖振，此时机翼升力系数还在上升，当迎角增加到临界迎角时，机翼表面气流分离出现了严重分离，飞机升力系数急剧下降，可见失速根源是由于机翼表面气流分离造成，失速也包括平尾、鸭翼等控制翼面的气流分离，导致机翼和飞机其它控制翼面失去部分或全部效能,在失速过程中如果飞机升力支撑不了飞机重量，飞机就会掉高度（图1、图2），临界迎角表征着飞机抗失速能力，飞机临界迎角越大，飞机抗失速能力越大，其中一代、二代战机临界迎角约为10°～25°、三代战机约为25°～50°、四代战机约为50°～70°,飞行中仰角，其中θ为俯仰角、φ为偏航角、γ为滚转角（下同）。
飞行力学知识点总结
飞行力学知识点总结一、飞行力学的基本概念1. 飞行力学的定义飞行力学是研究飞机在大气环境中的运动规律和飞行性能的科学学科。
它包括飞行动力学、飞行静力学和航向稳定性等内容。
2. 飞机的运动状态飞机的运动状态包括静止状态、匀速直线运动状态和加速直线运动状态等多种状态。
在进行飞机设计与分析时，需要充分考虑飞机在不同运动状态下的特性和性能。
3. 飞机的坐标系飞机通常采用本体坐标系和地理坐标系进行描述和分析。
本体坐标系是以飞机为参考物体建立的坐标系，用于描述和分析飞机内部的运动规律；地理坐标系是以地球表面为参考物体建立的坐标系，用于描述和分析飞机在大气中的运动规律。
4. 飞机的运动参数飞机的运动参数包括速度、加速度、位移、航向、倾角等多个参数，这些参数直接影响着飞机的飞行状态和性能。
二、风阻和升力1. 风阻的概念和特性风阻是飞机在飞行中受到的空气阻力，它随飞机速度和气动外形等因素变化。
风阻的大小直接影响飞机的燃油消耗和续航力。
2. 风阻的计算方法风阻的计算一般采用实验测定和理论计算相结合的方法，通过气动力学原理和风洞试验等手段来确定飞机在不同速度下的风阻系数和风阻大小。
3. 升力的概念和特性升力是飞机在飞行过程中所受到的向上的气动力，它是飞机能够在大气中持续飞行的重要保障。
升力的大小取决于飞机的气动外形、机翼面积和攻角等因素。
4. 升力的计算方法升力的计算一般采用理论推导和数值模拟相结合的方法，通过气动力学公式和实验数据来确定飞机在不同状态下的升力大小和升力系数。
三、飞机的稳定性和控制1. 飞机的平衡状态飞机的平衡状态包括静态平衡和动态平衡两种状态。
静态平衡是指飞机在静止状态下所处的平衡状态，动态平衡是指飞机在运动过程中所处的平衡状态。
2. 飞机的稳定性飞机的稳定性是指飞机在受到外界扰动时能够自动恢复到原来的平衡状态的能力。
飞机的稳定性直接影响着其飞行过程中的安全性和舒适性。
3. 飞机的控制系统飞机的控制系统包括飞行操纵系统、引擎控制系统和动力控制系统等多个部分，它们协同工作来保证飞机在飞行中能够保持稳定的运动状态和实现各种飞行任务。
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实验报告
2013届飞行器设计与工程专业 1315071班级
题目模拟飞行实验
姓名______________
学号___________
__2016___年___5__月__21___日
1.根据模拟飞行，结合课本第八章，简述飞机滑行，平飞、上升、下降的操纵原理。
（1）滑行：飞机不超过规定的速度，在地面上所做的直线或者曲线运动叫滑行。
飞机要平稳的滑行。
这时，飞机从静止开始移动，推力必须大于最大静摩擦力，故飞机开始滑行时应适当加大油门。
飞机开始移动后，因滑动摩擦力小于静摩擦力，摩擦力减小则应酌量减小油门，以防加速太快不能保持平稳滑行。
滑行中，如果要增大滑行速度，应柔和增大油门，使推力大于摩擦力，产生加速度，使速度增大；如果要减小滑行速度，则应收小油门，必要时，可使用刹车。
滑行时要注意保持好速度和接近预定位置前，需提前柔和地减小油门和使用刹车减速，并使飞机能停止在预定的位置。
转弯时，禁止使用刹车进行大速度小半径转弯。
转弯前，要减小速度，然后向转弯方向蹬舵，使飞机进入转弯；转弯中，用蹬舵量的多少控制转弯角速度，蹬舵量不宜过大，必要时可适当使用刹车；改出转弯时，要逐渐减少蹬舵量，直至脚蹬放平，使飞机对准预定中心线，退出转弯。
（2）平飞：从理论上讲飞机可以在飞行包线的范围内以任意速度平飞。
飞机的飞行速度的改变可通过飞行员操纵油门大小和升降舵偏角来实现，但具体的操纵方法与飞机所处的平飞速度范围有关。
通常把平飞的速度范围分为两个：第一速度范围和第二速度范围，分界点为最大剩余推力所对应的速度。
从有利速度到平飞第一速度范围，又称正操纵区；从平飞最小速度到有利速度称为平飞第二速度范围，又称反操纵区。
（a．）平飞第一速度范围的操纵
在平飞第一速度范围内，飞机要从速度v1增加大v2时，必须加大油门使可用推力大于所需推力，让飞机获得加速度而加速。
随速度增加飞机的升力也要增加，会引起飞机高度的增加，为了保持高度不变，飞行员需顶杆减小迎角，使升力等于重力。
随着速度的增大剩余推力不断减小，当剩余推力为零时，速度增大到v2，飞机以v2速度平飞。
反之从v2减小到v1时，要收油门并且随着速度的降低要拉杆增加迎角以保持高度。
（b．）平飞第二速度范围的操纵
在平飞第二速度范围内操纵时，飞机要从速度v1’增加到v2’时，最初需加大油门，使可用推力大于所需推力，让飞机获得加速度而加速，并顶杆保持高度。
当速度达到v2’时，必须逐步收油门到速度v2’对应的位置，从而使飞机以v2’平飞。
反之从v2’减速到v1’时，最初需要收油门使飞机减速，并拉杆保持高度，然后逐步加油门到速度v1’对应的位置。
（3）上升：飞机由平飞转入上升，首先必须使飞机的升力大于重力，飞机的轨迹才能向上弯曲。
飞行中，增大升力的办法有两种，增大迎角或者增大飞行速度，拉杆可以增大迎角，而飞行速度可以通过油门来增加。
（4）下降：飞机由平飞转入下降，首先必须使飞机的升力小于重力，飞机的轨迹才能向下弯曲。
飞行中飞行员可以通过推杆和减油门来减小升力。
2.简述着陆阶段的操控原理。
（1）小型飞机的着陆一般分为下降，拉平，平飘，飘落接地，着陆滑跑五个阶段进行。
（2）下降：下降时发动机处于慢车状态，即一般采用带小油门下降的的方法下降，航迹接近于直线。
（3）拉平：拉平是飞机由下滑转入平飘的曲线运动过程，即飞机由下滑状态转入近似平飞状态的过程。
飞行员在规定高度开始收杆并收油门，使飞机逐渐退出下滑角，形成接地姿态。
拉平过程中，飞机的俯仰姿态和迎角逐渐增大，下滑角逐渐减小，飞机的速度和下滑率也不断减小。
（4）平飘阶段：在拉平的后段，飞机接地前，飞机的轨迹通常为下滑角很小的直线，飞机
接近水平飞行，这段飞行称为平飘阶段，平飘的目的是把飞机拉成两点接地的姿态，同时减速到接地速度，以便接地。
（5）飘落阶段：飞机在接地前会出现机头自动下俯的现象，这是因为在飞机下沉过程中，迎角要增大，由此产生的俯仰稳定力矩会使机头下俯，另外由于飞机接近地面，地面效应增强，下洗速度减小，平尾有效迎角增大，产生向上的附加，对重心形成的力矩使机头下俯，故在接地前，还要继续向后带杆，飞机才能保持好所需的接地姿态。
（6）着陆滑跑阶段：飞机接地后，为尽快减速，缩短滑跑距离，必须在滑跑中增大飞机阻力。
滑跑中飞机的飞行阻力有气动阻力，机轮摩擦力，以及喷气反推力等。
滑跑中，保持两点姿态以增大飞机迎角，放减速板，以及使用反推，刹车等都能增大飞机阻力。
3.分析风对起飞着陆性能的影响及修正。
（1）飞机在逆风中起飞：再相同的地速下，空速较大，因此在滑跑中，方向舵效应强，容易保持滑跑方向；达到同样抬前轮的空速所对应的地速小，所以抬前轮的时机稍提前，动作更应柔和，否则前轮容易抬起过高；另外离地空速是一定的，但因离地速度小，所以起飞滑跑距离短。
（2）飞机在逆风中着陆：下滑角增大，下滑点后移，目测容易低。
常采用增大下滑速度的方法修正目测，使拉平和平飘的空速都偏大，舵面效应增强，因此拉杆动作更应轻柔，防止拉飘，拉高。