《飞行原理空气动力》PPT课件.ppt

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1、空气动力学基础（ME、AV）第一章大气物理学第二章空气动力学第三章飞行理论第四章飞机的稳定性和操纵性第三章飞行理论3.1飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度3.2飞行时作用在飞机上的外载荷及平衡方程3.3载荷系数3.4巡航飞行、起飞和着陆3.5水平转弯和侧滑3.6等速爬升和等速下滑3.7增升原理和增升装置3.1飞机重心、机体坐标基本概念：飞机机体以及飞机上所装载的所有设备、燃油、货物、乘员等重量之合叫做飞机的重力，用符号W表示。飞机重力的作用点叫做飞机的重心。飞机重心的位置常用重心到平均气动力弦前缘距离XW和平均空气动力弦长bA之比的百分数来表示XW平均=（XW/bA）×100

2、%飞机的平均气动力弦MAC(MeanAerodynamicChord)飞机机翼的平面形状确定后，对应一个假想或相当的矩形翼，该矩形翼产生的面积、气动力及俯仰力矩都与原机翼等价，该矩形翼的弦即为平均气动力弦MAC，其长度cA和位置lA取决于机翼的平面形状lA飞机在空中运动的自由度确定飞机在空中运动特性的基本方法是把飞机看做一个刚体，飞机的任何一种运动都可以分解成随重心的移动和绕重心的转动。飞机的机体轴线有3个，它们都相交于飞机的重心，并且两两相互垂直沿着机身长度方向，在水平平面内由机尾通过重心指向机头的直线称为飞机的纵轴OXt（滚转轴）通过飞机的重心并垂直于纵轴和横轴，指向飞机上方的直

3、线称为飞机的立轴OYt（偏航轴）从左机翼通过飞机重心到右机翼并与纵轴垂直的直线称为飞机的横轴OZt（俯仰轴）飞机机体坐标系O（Xt，Yt，Zt）z横轴y立轴MyMzMx飞机的自由度空间一个刚体的运动，可以用其重心的质点平移运动和绕其重心的旋转运动两种运动的叠加来描述。有六个自由度：三个平移和三个转动。飞机重心运动轨迹代表整架飞机的运动轨迹。空间一个质点的运动有三个平移自由度;分别是沿地面坐标系的X、Y、Z三个轴的平移运动。机体绕重心的转动运动有三个转动自由度;机体绕重心转动的自由度也有三个：分别是绕Xt轴的滚转、绕Yt轴的偏航和绕Zt轴的俯仰。飞机随重心转动的自由度3.2飞行时作用在

4、飞机上的外载荷及其平衡方程飞机上的外载荷：重力、空气动力和发动机推力飞机的平衡是指作用于飞机的各力之和为零，各力重心所构成的各力矩之和也为零。飞机处于平衡状态时：——飞机速度的大小和方向都保持不变；——也不绕重心转动。飞机的平衡包括俯仰平衡、方向平衡和横侧平衡刚体运动平衡方程飞机水平直线匀速飞行时的平衡方程飞机水平直线匀速飞行时的平衡方程外载荷：飞机重力W、气动升力L0、气动阻力D0和发动机推力P是一个平衡力系，满足六个平衡方程。由于作用在飞机上的载荷左右对称，六个平衡方程中的∑Z=0和∑MX=0、∑MY=0方程自然满足，所以，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

5、下各式：俯冲拉起时受载情况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化，改变原来的飞行状态。比如：P＞D，飞机会加速飞行；L＞W，飞机会产生向上的曲线飞行；MA≠MB，飞机会抬头或低头，产生绕机体横轴OZt的转动角加速度等等。飞机水平转弯，进入俯冲，俯冲拉起等机动飞行都是在不平衡外载荷作用下进行的变速运动。飞机俯冲拉起时的受载情况图中表示飞机进行俯冲拉起时的受力情况。在拉起过程中，飞机以速度V沿半径为R的圆形轨迹做圆周运动，速度的方向在不断地变化，它运动的向心加速度为an=V2/R。迫使飞机产生向心加速度的向心力等于飞机的质量和向心加速度的

6、乘积，即Fn=m×an=（W/g）×（V2/R）m—飞机的质量；W—飞机的重力；g—重力加速度。载荷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。用n表示。飞机在y轴方向的过载系数等于飞机升力Y与飞机重量W的比值Ny=L/W飞机结构强度主要取决于Y轴方向的过载。载荷系数的大小表示外载荷是飞机重力的几倍，正负表示外载荷的方向。过载系数的大小和方向（正、负）飞机的重心过载取决于飞行时升力的大小和方向。升力与y轴正向一致时取正号，反之则取负号。飞行中遇到向下的强大突风，可能使飞机升力向下，产生负过载。飞机从平飞减速緩慢转入下

7、滑,过载是小于1.0的正数。飞机从平飞突然推杆进入俯冲,可能产生负过载。飞机从下滑急速拉起,可能产生很大的正过载。飞机等速直线水平飞行，过载系数等于1.0。3.4巡航飞行飞机巡航飞行应满足的平衡条件：升力等于重力、推力等于阻力。平飞所需速度：飞机在某高度上保持平飞所需的升力（等于重量）对应的飞行速度。平飞速度影响平飞所需速度的因素：飞机重量：重量愈大所需速度愈高。升力系数：取决于飞机的迎角，迎角减小所需速度就高。空气密度：取决于飞行高度和大气温度，飞行高度