飞行原理 02.1_空气流动的描述_V1.2

航空发表于 2011-9-21 11:35:12

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航空发表于 2011-9-21 11:36:00

飞行原理/CAFUC 第二章 飞机的低速空气动力 第二章第2 页 本章主要内容 2.1 空气流动的描述 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 飞机的低速空气动力特性 2.5 增升装置的增升原理 飞行原理/CAFUC 飞行原理/CAFUC 2.1 空气流动的描述 第二章第4 页 空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习 和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基 本规律。 第二章第5 页 2.1.1 流体模型化 ① 理想流体，不考虑流体粘性的影响。 ② 不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma<0.4。 ③ 绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma<0.4。 第二章第6 页 2.1.2 相对气流 运动方向 相对气流方向 自然风方向 第二章第7 页 ●飞机的相对气流方向与飞行速度方向相反 只要相对气流速度相同，飞机产生的空气动力就相同。 第二章第8 页 ●对相对气流的现实应用 直流式风洞 回流式风洞 第二章第9 页 ●风洞实验段及实验模型 第二章第10页 ●风洞的其它功用 第二章第11页 2.1.3 迎角 迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。 第二章第12页 ●相对气流方向就是飞机速度的反方向 第二章第13页 ●相对气流方向是判断迎角大小的依据 平飞中，可以通过机头高低判断迎角大小。而其他飞 行状态中，则不可以采用这种判断方式。 第二章第14页 ●水平飞行、上升、下降时的迎角 上升平飞下降 第二章第15页 ●迎角探测装置 第二章第16页 2.1.4 流线和流线谱 空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。 流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的 速度与曲线在该点的切线重合。对于定常流，流线是 流体微团流动的路线。 第二章第17页 流管：由许多流线所围成的管状曲面。 第二章第18页 ●流线和流线谱 流线谱是所有流线的集合。 第二章第19页 ●流线和流线谱的实例 第二章第20页 ●流线的特点  该曲线上每一点的流体微团速度与曲线在该点的切线 重合。  流线每点上的流体微团只有一个运动方向。  流线不可能相交，不可能分叉。 第二章第21页 ●流线谱的特点  流线谱的形状与流动速度无关。  物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同。  物体与相对气流的相对位置（迎角）不同，空气流 过物体的流线谱不同。  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。  气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。 第二章第22页 2.1.5 连续性定理 流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的 流体质量相等。 质量守恒定律是连续性定理的基础。 第二章第23页 ●连续性定理 1 2 A1,v1 A2,v2 1 1 单位时间内流过截面1的流体体积为v  A 1 1 1 单位时间内流过截面1的流体质量为  v  A 2 2 2 同理，单位时间内流过截面2的流体质量为 v  A 则根据质量守恒定律可得： 1 1 1 2 2 2  v  A   v  A 1 1 2 2 v  A  v  A  C即常数 结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。 第二章第24页 山谷里的风通常比平原大 河水在河道窄的地方流 得快，河道宽的地方流 得慢 ●日常的生活中的连续性定理 高楼大厦之间的对流 通常比空旷地带大 第二章第25页 2.1.6 伯努利定理 同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保 持不变。 能量守恒定律是伯努力定理的基础。 第二章第26页 ●伯努利定理 空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。 低速流动，热能可忽略不计；空气密度小，重力势能可忽略不计。 因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能=常值。公式 表述为： 1 2 2 0 v  P  P 上式中第一项称为动压，第二项称为静压，第三项称为总压。 第二章第27页 ●伯努利定理 1 2 2 0 v  P  P —动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压 力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。 1 2 2 v P —静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于当时当地的大气压。 0 P —总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解 为，气流速度减小到零之点的静压。 第二章第28页 ●深入理解动压、静压和总压 同一流线： 总压保持不变。 动压越大，静压越小。 流速为零的静压即为总压。 第二章第29页 同一流管： 截面积大，流速小，压力大。 截面积小，流速大，压力小。 ●深入理解动压、静压和总压 第二章第30页 ●伯努利定理适用条件  气流是连续、稳定的，即流动是定常的。  流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。  空气没有粘性，即空气为理想流体。  空气密度是不变，即空气为不可压流。  在同一条流线或同一条流管上。 第二章第31页 2.1.7 连续性定理和伯努利定理的应用 ① 用文邱利管测流量 2 A1, v1 ,P1 A2, v2 ,P2 1 文邱利管测流量    2 2  2 1 2 2 1 v  2 P  P /  1 A / A  2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 v v A A v P v P          第二章第32页 ② 空速管测飞行速度的原理 1 2 2 0  v  P  P 0 v 2(P P)    第二章第33页 ③ 与动压、静压相关的仪表 空速表高度表 升降速度表 第二章第34页 ●空速表 第二章第35页 ●升降速度表 第二章第36页 ●高度表

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