空气动力学基础03飞行理论.ppt

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1、空气动力学与飞行原理第3章飞行理论知识要求掌握飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度掌握飞行时作用在飞机上的外载荷和及其平衡方程掌握载荷系数的概念掌握巡航飞行、起飞和着陆、水平转弯和侧滑、等速爬升和等速下滑的相关计算掌握增升原理和增升装置3.1飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度飞机的重力W飞机机体以及飞机上所装载的所有设备、燃油、货物、乘员等重量之和飞机的重心飞机重力的作用点飞机重心在机体对称面内重心位置：确定飞机在空中运动特性的基本方法把飞机看作一个刚体（不考虑机体的弹性变形），全部质量都集中在飞机重心上，用飞机重心的运

2、动轨迹代替整架飞机的运动轨迹。飞机的运动全机随着重心的移动绕重心的转动机体坐标O(Xt,Yt,Zt)：与机体固连，随机体一起运动原心：重心O纵轴OX：平行于机身轴线，指向机头立轴（竖轴）OY：在飞机对称面内，垂直OX轴，指向座舱上方横轴OZ：垂直飞机对称面，指向右翼飞机重心的自由度移动：沿Xt轴、Yt轴和Zt轴的平移转动：绕Xt轴的滚转、绕Yt轴的偏航和绕t轴的俯仰3.2飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程作用在飞机上的外力重力W、空气动力（升力L、阻力D、侧向力Z）、发动机推力P。力是改变飞机重心平移运动状态的原因。力矩滚转力矩：

3、绕纵轴x的力矩偏航力矩：绕立轴y的力矩俯仰力矩：绕横轴z的力矩力矩是改变飞机绕重心转动运动狀态的原因。飞机飞行时力的平衡方程对机体坐标系：三个力的平衡方程：ΣX=0，ΣY=0，ΣZ=0三个力矩的平衡方程：ΣMX=0，ΣMY=0，ΣMZ=0此时飞机处于平衡的飞行状态，速度的大小和方向都不会发生变化。这种飞行状态也叫做定常飞行。飞机在某一高度做匀速巡航飞行、等速爬升、等速下滑等都是定常飞行。要保持飞机水平匀速飞行，作用在飞机上的外载荷就必须满足以下各式：如果作用在飞机上的外载荷不能满足平衡方程，飞机就会做变速运动，速度的大小或方向会发生变

4、化，改变原来的飞行状态。飞机俯冲拉起时的受力情况飞机所受的向心力这个向心力是由飞机的升力来提供。当飞机飞到俯冲拉起轨迹的最低位置时，飞机的升力达到最大值，飞机的升力应等于飞机的重力和向心力之和。所以，飞机做俯冲拉起机动飞行时，升力可能比飞机的重力大很多。飞机俯冲拉起时的速度越大，轨迹的半径越小，所需要的升力就越大。3.3载荷系数载荷系数（过载）n是为了说明各种飞行状态下飞机的受力情况而引人的一个无量纲系数。除了飞机重力外，作用在飞机上的其他外载荷沿飞机机体坐标轴方向的分量与飞机重力之比称为飞机在该方向的载荷系数，分别用nx、ny、nz

5、来表示。大小：该方向外载荷(飞机重力除外)是飞机重力的几倍。正负：表示外载荷的方向一般说飞机过载指ny机动过载飞机在机动飞行中，比如进入俯冲、俯冲拉起、水平转弯等，驾驶员操纵飞机使飞机的升力发生变化产生的过载。阵风过载飞机在飞行中遇到阵风，特别是垂直阵风，使飞机的飞行速度和迎角改变也会造成飞机升力的变化，这时产生的过载叫。飞机做俯冲拉起时飞机的升力要为飞机的曲线飞行提供向心力，可能达到飞机重力的几倍，这时过载ny是一个比1大得多的正值。当飞机进入俯冲时如果猛推杆飞机低头迎角为负值，产生的升力指向立轴（Y轴）的负方向，此时飞机的过载ny

6、是负值。飞机从平飞减速缓慢转入下滑过载是小于1.0的正数。飞机等速直线水平飞行过载系数等于1.0。过载系数的意义过载系数的大小表示飞机受到外载荷的严重程度。过载表指示飞机实际的过载系数值。过载表指示数值过大，应对机体结构进行检查，并记录在飞机履历本上。3.4巡航飞行、起飞和着陆3.4.1巡航飞行1.平飞所需速度和所需功率（1）平飞所需速度：为了得到保持飞机平飞所需的升力，飞机的飞行速度叫做平飞所需速度。飞机载重量越大，平飞所需速度越大。巡航飞行时：减小迎角可以加大平飞所需速度加大迎角可以减小平飞所需速度（2）平飞所需功率N平飞推力克服

7、阻力使飞机向前飞行时就对飞机做功。推力在单位时间内所作的功就是平飞所需功率P平飞：平飞时的需用推力2.最大平飞速度和最小平飞速度（1）最大平飞速度v平飞最大指在发动机满油门（额定油门）状态下，飞机做水平直线飞行时所能达到的最高稳定平飞速度。达到v平飞最大条件：这一高度飞机平飞所需推力（或所需功率）=额定状态下发动机的可用推力或拉力（或可用功率）推力曲线图P平飞：克服阻力，飞机平飞所需的推力P可用：发动机可用推力，由发动机的性能来决定交点：v平飞最大。交点左方剩余推力交点右方不能稳定飞行在不同的飞行高度上，飞机平飞所需推力不同，发动机可

8、用推力也不同。随着高度的增加，最大平飞速度逐渐减小。飞机的最大平飞速度不仅受到发动机可用推力的限制，也和飞机结构的受力有关。低于巡航高度飞行时，飞机能达到的平飞速度要比最大平飞速度小。（2）最小平飞速度v平飞最小飞机维持