第一章-无人机空气动力学基本知识下

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无人机空气动力学-流体流动的基本概念

无人机空气动力学-流体流动的基本概念

4.流线、流线谱、流管和流量
流量:单位时间流过截面A处的流体质量。
公式:
qm A流体流动的基本概念源自2.1 流体流动的基本概念
相对运动原理 连续性假设 流场、定常流和非定常流 流线、流线谱、流管和流量
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
流线是在流场中用来描绘流体微团流动状态的曲线。 在流场中,用流线组成的描绘流体微团流动情况的图
画称为流线谱。
v
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
在流场中取一条不是流线的封闭曲线,通过曲线上各 点的流线形成的管形曲面称为流管。
只有流管截面上有流体流过,而不会有流体通过管壁 流进或流出。
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
◦ 典型物体的流线谱
2.1 流体流动的基本概念
4.流线、流线谱、流管和流量
◦ 不同物体其流线谱的特点: ◦ 1.流线谱的形状与流动速度无关; ◦ 2.物体形状不同,空气流过物体的流线谱不同; ◦ 3.气流受阻,流管扩张变粗,气流流过物体外凸处或
受挤压,流管收缩变细; ◦ 4.气流流过物体时,在物体的后部都要形成涡流区。
2.1 流体流动的基本概念

无人机的空气动力学

无人机的空气动力学

无人机的机动气动特性分析
飞行速度与升力之 间的关系
飞行姿态与升力之 间的关系
飞行高度与升力之 间的关系
飞行距离与升力之 间的关系
无人机的空气动力学 实验
实验设备和方法
风洞实验:模 拟无人机在空 中飞行时的气 流环境,测试 无人机的空气 动力学性能。
计算机模拟: 利用计算机软 件模拟无人机 的空气动力学 特性,预测其 在不同飞行条 件下的性能表
空气的物理性质
温度:空气的 温度影响其密
度和粘性
密度:空气的 密度随高度而
变化
粘性:空气具 有粘性,对无 人机产生阻力
压缩性:空气 具有压缩性, 影响无人机的
升力和阻力
空气流动的基本方程
理想气体状态方程:PV=nRT
牛顿内摩擦定律: u*du/dx+dP/dy=0
伯努利方程: p+1/2*rho*v^2+rho*gh=C
无人机的气动特性分 析
无人机的翼型气动特性分析
不同的翼型具有不同的气动 特性,如升力、阻力等
翼型的气动特性分析对于无 人机的设计和优化至关重要
翼型的选择对无人机的气动 特性有着重要影响
无人机翼型的气动特性分析 对于提高无人机的性能和效
率具有重要意义
无人机的飞行气动特性分析
飞行速度:无人机在飞行过程中所 受到的气动阻力与飞行速度的平方 成正比
飞行姿态:无人机的飞行姿态对其 气动特性有着重要的影响,不同的 飞行姿态会导致无人机所受到的气 动阻力不同
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
飞行高度:随着飞行高度的增加, 空气密度逐渐减小,导致无人机所 受到的气动阻力减小,因此无人机 在高速飞行时能够达到更高的飞行 高度

无人机结构与系统-第一章 无人机结构与飞行原理

无人机结构与系统-第一章 无人机结构与飞行原理

无人机结构与系统-第一章无人机结构与飞行原理第一章无人机结构与飞行原理无人机是一种没有人员搭乘的飞行器,它由多个组件和系统构成。

本章将详细介绍无人机的结构和飞行原理。

1. 无人机结构无人机的结构可以分为以下几个主要部分:- 机身:无人机的机身是整个飞行器的主体部分,它承载其他组件和系统,并提供稳定性和结构强度。

机身通常由轻质材料如碳纤维复合材料构成,以减轻重量并提高飞行性能。

- 机翼:无人机的机翼负责提供升力,使飞行器能够在空中飞行。

机翼的形状和设计会影响无人机的飞行性能和稳定性。

- 尾翼:尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼,用于控制无人机的姿态和方向。

水平尾翼控制俯仰运动,垂直尾翼控制偏航运动。

- 起落架:起落架用于无人机的起降过程,提供地面支撑和保护其他部件。

起落架通常由轮子和避震系统组成。

- 传感器和负载:无人机通常配备各种传感器和负载,如相机、雷达、红外线传感器等。

这些传感器和负载用于收集数据和执行特定任务,如航拍、监测和侦察。

2. 无人机飞行原理无人机的飞行原理与有人飞机类似,都是基于气动力学原理。

无人机的飞行主要依靠以下几个力:- 升力:升力是垂直向上的力,由机翼产生。

当无人机在空中飞行时,机翼产生的升力抵消了重力,使无人机能够保持在空中。

- 阻力:阻力是与飞行方向相反的力,由空气对无人机的阻碍产生。

阻力会减少无人机的速度,并消耗能量。

- 推力:推力是沿着飞行方向的力,由发动机或电动机产生。

推力推动无人机向前飞行。

- 重力:重力是向下的力,由地球的引力产生。

重力作用下,无人机需要产生足够的升力才能保持在空中。

无人机的飞行控制主要通过调整姿态和推力来实现。

姿态调整通过控制尾翼的运动来改变无人机的姿态,从而实现俯仰和偏航运动。

推力调整通过调整发动机或电动机的输出来改变无人机的速度。

总结:本章详细介绍了无人机的结构和飞行原理。

无人机的结构包括机身、机翼、尾翼、起落架和传感器等组件。

无人机的飞行原理主要依靠升力、阻力、推力和重力等力的作用。

无人机的空气动力学

无人机的空气动力学

无人机在未来的应用前景
技术创新 无人机行业的推动力
全球合作 国际市场的共谋
社会需求 民用领域的广泛应用
● 06
第六章 总结与展望
无人机的空气动 力学原理
无人机的设计和性能优化离不开空气动力学原 理的支持。空气动力学理论为无人机的发展提 供了重要的理论基础,未来,空气动力学研究 将继续推动无人机技术的发展和创新。
爬升率 无人机的爬升速度
无人机的气动布 局设计
无人机的气动布局设计是指优化飞行器的机翼、 机身等部件的形状和布局。通过合理的气动设 计可以降低飞行阻力、提高升力系数,从而增 强飞行器的性能。设计师需要结合空气动力学 原理进行气动布局设计。
无人机的飞行性能测试
飞行性能测试
评估飞行器性能的重要手段 实地飞行测试和模拟实验 验证设计和性能参数 指导进一步优化和改进
● 03
第3章 无人机的性能分析
无人机的性能参 数
无人机的性能参数是指最大飞行速度、最大升 限、续航时间等指标。这些参数直接影响无人 机的飞行范围和任务执行能力。设计师需要根 据具体任务需求和性能参数来选择合适的无人 机型号。
无人机的飞行性能分析
速度范围 飞行状态下的速度范围
机动性 飞行器的机动性能
阻力系数 影响飞机的空气阻力
无人机的空气动 力学特性
无人机的空气动力学特性是指其在飞行中受到 的空气动力学力学影响。升力系数、阻力系数 和侧滑角是关键参数,影响着无人机的飞行性 能和操控能力。设计师需要在考虑这些特性的 基础上,优化无人机的设计,以实现更稳定、 高效的飞行。
无人机的稳定性分析
稳定性评估 评估无人机在不同飞行状态下的 稳定性 重点关注飞行中的操控性能
未来的发展前景

第一章-无人机空气动力学基本知识下

第一章-无人机空气动力学基本知识下

空气流场的基本概念
空气流动的基本规律
• 空气的相对性运动原理 • 运动的转换原理
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 定义
可流动的介质(水,油,气等)称为流体,流体 所占据的空间称为流场。
• 流场的描述 (1)流体微团:
空气的小分子群,空气分子间的自由行程与飞行 器相比较 太小,可忽略分子的运动
大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种 物理性质,大气的粘性力是相邻大气层之间相 互运动时产生的牵扯作用力,也叫做大气的内 摩擦力 。
大气的基本物理性质
大气的可压缩性
气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密 度和体积改变的性质。不同状态的物质可压缩 性也不同。液体对这种变化的反应很小,因此 一般认为液体是不可压缩的;而气体对这种变 化的反应很大,所以一般来讲气体是可压缩的 物质。
度、速度有关
压强
大气的压强是指物体的单位面积上所承受的 大气的法向作用力的大小。
大气的基本物理性质
大气温度
表征大气冷热程度的物理量,摄氏、开氏和 华氏温标。 TTkk=为T开c+2氏73温.1标5,,Tc为摄氏温标
大气密度
大气的密度指单位体积的空气的质量,即:
大气的基本物理性质
大气温度、密度及压力随高度的变化
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 流场的描述 (2)流线:
所有流体微团在同一时刻流动形成的轨线 流线不相交、流体微团不穿越流线(分子的 排斥性)
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 流场的描述 (3)迹线:
单个流体微团在一段时间内流动形成的轨 线 (4)定常流:
流场中各点的速度、加速度以及状态参数等 只是几何位置的函数,与时间无关 仅在定常流中,流线与迹线相同。

空气动力学与飞行原理课件:无人直升机基本飞行原理

空气动力学与飞行原理课件:无人直升机基本飞行原理

和最小下滑角。
6
第二节

习 大
二、
无人直升机操纵及控制原理

7
贰 无人直升机操纵及控制原理
直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。姿态 运动指绕无人机机体轴的三个角运动,轨迹运动 指无人直升机质心在空间中的运动轨迹。无人直 升机操纵就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动 。 飞行控制系统是一个根据测量元件测量当前直 升机的飞行姿态和运动轨迹,反馈给中央处理器, 根据目标航线运动和当前测量值差别,由一套控制 算法,控制执行机构,进行姿态控制,使无人直升 机按照当前预定轨迹运动。
图3.16 自动倾斜器示意图
12
贰 无人直升机操纵及控制原理
需要说明的是,虽然桨盘平面的倾斜相对桨叶的桨距变化 有90度的滞后,但是自动倾斜器的倾转方向与桨盘平面的 倾转方向是大体相同的。主需要说明的是,虽然桨盘平面 的倾斜相需对要桨说叶明的的桨是,距虽变然化桨有盘9平0度面的的倾滞斜后相,对但桨是叶自的动桨倾斜 器的距倾变转化方有向90与度桨的盘滞平后,面但的是倾自转动方倾向斜是器大的倾体转相方同向的与。主要 为了桨习盘惯平一面致的,倾在转实方向际是控大制体桨相叶同的的时。候主要,为旋了转习环惯的一方致位,角 会超在前实90际度控控制制桨桨叶的叶时来候克,服旋桨转盘环平的面方位的角滞会后超。前但90在度实际设 计周期变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同,桨盘平 面的控滞制后桨角叶有来时克会服小桨盘于平90面度的,滞需后要。对但在不实旋际转设环计的周操期纵变相位 进行距调机整构使的操时纵候杆由于前挥推舞时铰,外桨伸盘量平的面不同也,是桨前盘倾平。面要的为滞了习 惯一后致角,有在时实会际小控于9制0桨度,叶需的要时对候不,旋旋转转环环的操的纵方相位位角进会超前 90度行控调制整桨使叶操来纵克杆前服推桨时盘,平桨面盘的平滞面后也是。前但倾在。实际设计周期 变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同,桨盘平面的滞 后角有时会小于90度,需要对不旋转环的操纵相位进行调

空气动力学基础知识

空气动力学基础知识
20世纪创建完整的空气动力学体系:儒可夫斯基、普朗 特、冯卡门、钱学森等,包括无粘和粘性流体力学。 1903年莱特兄弟实现飞行,60年代计算流体力 学。。。。。。
分类:
低速 亚声速 跨声速 超声速(高超)
稀薄气体空气动力学、气体热化学动力学、电磁流体力 学等
工业空气动力学
研究方法:
(1)流体微团: 空气的小分子群,空气分子间的自由行程与飞行器相 比较 太小,可忽略分子的运动
(2)流线:
一、流场(续)
(3)流管:
多个流线形成流管
管内气体不会流出
管外气体也不会流入,不同的截面上,流量相同
(4)定常流:
流场中各点的速度、加速度以及状态参数等只是几
何位置的函数,与时间无关
(5)流动的相对性
质量守恒原理在流体力学中的应用
或写成:
d dV dA0 V A
VAm(常数)
在连续V小方、程小:范围内常 数 , d0 A大,V小
VA常数 A小,V大
三、伯努里方程(能量守恒定律)
在低速不可压缩的假设下,密度为常数
伯努里方程: 其中:p-静压,
p1V2 C(常数)
2
1/2V2 — 动压,单位体积的动能,与高
四、飞机的操纵机构
飞机:升降舵、方向舵、副翼及油门杆 导弹:摆动发动机喷管,小舵面 1.升降舵偏转角e
后缘下偏为正,产生正升力,正e产生负俯仰力矩M 2.方向舵偏转角r 方向舵后缘左偏为正,
正r产生负偏航力矩N 3.副翼偏转角a
右副翼后缘下偏 (左副翼随同上偏)为正 正a产生负滚转力矩L
五 、弹飞行运动的特点
刚体飞机,空间运动,有6个自由度:
三质、心飞x、行y、器z线运运动动的(自速度由增度减,升降,左右移动)

第一章-无人机空气动力学基本知识上

第一章-无人机空气动力学基本知识上
是流体力学的一个分支。
无人机空气动力学的基本概念
空气动力学的研究方法
• 实验研究方法 • 理依论靠分风析洞方、法激波管以及测试设备 进行模拟试飞条件进行飞行实验 • 数值计算方法
优点:结果较为真实、可靠 缺点:条件苛刻、成本高
无人机空气动力学的基本概念
空气动力学的研究方法
• 理论分析方法 运用基本物理定律,通过简化模型的 方法,建立数学方程求解解析解。 优点:成本比较低 缺点:很难得到工程上有价值的结果
大气的分层
3、中间层 中间层为离地球表面50~85km的一层。 4、电离层 从中间层顶界到离地平面800km之间的一层 称为电离层。带有很强的导电性,能吸收、 发射和折射无线电波。 5、散逸层
热层顶界以上为散逸层,它是地球大气的 最外层。
动时的空气动力学。 分为固定翼无人机动气动力学
和旋翼无人机动气动力学。
无人机空气动力学的基本概念
空气动力学的研究方法
• 基本理论——提高飞行性能 • 性能计算——无人机设计 • 飞行力学——无人机参数 • 飞行
大气层——地表被包裹着的一层很厚的大气 大气环境——飞行器在大气层内飞行时所处的
大气飞行环境的基本知识
大气的分层
2、平流层 平流层位于对流层的上面,其顶界约为 50km。在平流层大气主要是水平方向的流 动。随着高度的增加,起初气温基本保持 不变;20~32km以上,气温升高较快。平 流层的主要特点是空气沿铅垂方向的运动 较弱,因而气流比较平稳,能见度较好。
大气飞行环境的基本知识
无人机空气动力学的基本概念
空气动力学的研究方法
• 数值计算方法 利用计算机,通过近似计算方法,例如有 限元法、有限体积法,求得方程的数值解。 优缺点介于实验法和理论法之间。
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无人机空气动力学与飞行 原理
第1章 无人机空气动力学基本知识
1.1 无人机空气动力学的基本概念 1.2 大气飞行环境的基本知识 1.3 大气的基本物理性质 1.4 空气流场的基本概念
大气的基本物理性质
连续性假设
在研究飞行器和大气之间的相对运动时,气 体分子之间的距离完全可以忽略不计,即把 气体看成是连续的介质。
•标准大气压 海平面上的标准时: Tpρ•大000===气112.082参1823.52数2kK5g随N,/m/高m3 2度=7的60变m化mH规g律, 对流层中,高度没升高1000m,温度下降 6.5K; 大气密度ρ=0.465p/(273.15+t),其中p(mmHg)
大气的基本物理性质
大气粘性
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 流场的描述 (3)流管:
多个流线形成流管 管内气体不会流出 管外气体也不会流入,不同的截面上,流 量相同
空气流场的基本概念
• 连续性定理与伯努利方程 (1)连续性定理: • 当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等
的变截面管道时,在管道粗的地方流速比较 慢,在管道细的地方流速比较快。这就是质 量守恒定律。
空气流场的基本概念
空气流动的基本规律
• 空气的相对性运动原理 • 运动的转换原理
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 定义
可流动的介质(水,油,气等)称为流体,流体 所占据的空间称为流场。
• 流场的描述 (1)流体微团:
空气的小分子群,空气分子间的自由行程与飞行 器相比较 太小,可忽略分子的运动
压强
大气的压强是指物体的单位面积上所承受的 大气的法向作用力的大小。
大气的基本物理性质
大气温度
表征大气冷热程度的物理量,摄氏、开氏和 华氏温标。 TTkk=为T开c+2氏73温.1标5,,Tc为摄氏温标
大气密度
大气的密度指单位体积的空气的质量,即:
大气的基本物理性质
大气温度、密度及压力随高度的变化
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 流场的描述 (2)流线:
所有流体微团在同一时刻流动形成的轨线 流线不相交、流体微团不穿越流线(分子的 排斥性)
空气流场的基本概念
• 流场的基本概念 • 流场的描述 (3)迹线:
单个流体微团在一段时间内流动形成的轨 线 (4)定常流:
流场中各点的速度、加速度以及状态参数等 只是几何位置的函数,与时间无关 仅在定常流中,流线与迹线相同。
度、速无随时间分子堆积,因而单位时 间内,流入截面Ⅰ的空气质量必等于流出截面 Ⅱ的空气质量
m1 1V1 A1 m2 2V2 A2
空气流场的基本概念
(2)伯努利方程:
在低速不可压缩的假设下,密度为常数
伯努里方程: p 其中:p-静压,
1 2
V
2
p0
总压
1/2V2 — 动压,单位体积的动能,与高
大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种 物理性质,大气的粘性力是相邻大气层之间相 互运动时产生的牵扯作用力,也叫做大气的内 摩擦力 。
大气的基本物理性质
大气的可压缩性
气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密 度和体积改变的性质。不同状态的物质可压缩 性也不同。液体对这种变化的反应很小,因此 一般认为液体是不可压缩的;而气体对这种变 化的反应很大,所以一般来讲气体是可压缩的 物质。
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