飞行原理简介

第二章 飞机如何飞行,第一部分 （一） 机翼(二维) -升力 （二） 作用于飞机上的力、力矩 （三） 和飞行相关的流体属性,第二部分 （一） 机翼(三维)（低速） （二） 阻力,（一） 机翼-升力,二元流（二维机翼，无限长机翼）,举例,实验: 迎风面, 背风面, 攻角, 速度,英国每日邮报网站3月17日报道，这辆飞车有两个座位，长长的尾翼部分装有一个螺旋桨，功率可达150马力，它的地面时速达60英里，而升至1.2万英尺高空时，速度为每小时110英里，归黄石飞机制造公司所有。,带着翅膀的小汽车 美国一家名叫“脱离地球”的公司就生产出“会飞汽车”。这款车的车身和一般汽车相似，但是车门的部分多了两个可折叠的翅膀。在陆地行驶的时候，翅膀折叠，如果想飞行的时候，翅膀就会张开。汽车如同变形金刚一样，在很短的时间内变成一架小型飞机。,举例1,举例2,上下表面压力差 升力,NACA0012翼型表面压力系数分布,实验,总压,静压,动压,伯努利方程,北航 509,作用在飞机上的力,力矩,外力一般不通过质心，它将引起绕质心转动的力矩,（二） 作用于飞机上的力、力矩,V,O,Y,D,Z,坐标轴系： 体轴系；速度轴系 攻角；侧滑角 升力；阻力；侧力,法向力；轴向力；侧向力 俯仰力矩；滚转力矩；偏航力矩,速度轴系 攻角； 升力；阻力；,升力系数； 阻力系数； 力矩系数,压力中心 零升迎角 失速迎角(临界迎角),常用术语,翼型升力系数随迎角变化草图,升力线斜率,最大升力系数,NACA0012翼型升力系数和力矩系数的理论与实验结果比较,（三）流体属性流体与连续介质模型 流体的弹性 流体的粘性 完全气体状态方程 标准大气,*流体,1 流体和连续介质假说,从物质的宏观形态看： 固体具有一定的体积和形状； 液体具有一定的体积而无一定的形状； 气体无一定的体积，无一定的形状。,从物质的受力和变形看：固体在静止时可承受压力，拉力和剪切力；固体在力的作用下发生一定的变形，最终达到平衡。流体在静止时只能承受压力，不能承受拉力和剪切力；不管多小的切向应力，只要连续地施加，都能使流体发生任意大的变形, 产生流动。流体具有易流动性,流体就是在剪切外力持续作用下会发生连续变形的物质，无论此剪切力如何小。,流体和固体的区分不是绝对的, 油漆,沥青,等.,连续介质模型通常研究对象的几何尺寸都远大于分子间间距，此时可认为流体连续无间隙地充满流体所占据的空间, 流体是连续体。,* 连续介质假说,连续介质模型失效的条件：当所研究的对象的几何尺寸和分子间的距离或分子自由 程相当时，连续介质模型不再适用。空间飞行器和高层稀薄大气作用（微观尺寸接近宏观尺寸），研究激波内部结构（宏观尺寸接近微观尺寸）。,密度定义：,时 趋近于确定值,微观上充分大，宏观上充分小。,2 流体密度定义和流体质点,3 流体内部一点处的压强,p 绝对压强，Pa (N/m2)密度, kg/m3 T 绝对温度, K R 气体常数, J/(kg.K),4 完全气体状态方程,完全气体,再入飞行器的R值,5 气体的弹性,不可压缩流动 可压缩流动,Ma Ma5 高超音速,6 流体的粘性,实验,：单位面积上的摩擦阻力，N/m2, ：动力黏性系数，流体属性, Pa.s,摩擦阻力,摩擦阻力,流体作用在平板上的切应力,内摩擦力：在流体内部相邻流层之间，由于存在相对运动，也存在摩擦力。这种内摩擦力是内力，总是成对出现，大小相等方向相反，分别作用在相邻的流层上。,流体内部层与层之间的内摩擦力,粘附条件（无滑移条件）,粘性：流体在运动状态下抵抗剪切变形的能力。,翼型为固壁，流动速度为零（无滑移条件）,7 气体的传热性,q：单位时间通过单位面积的热流量：导热系数,