飞行力学部分知识要点.docx
《飞行力学部分知识要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《飞行力学部分知识要点.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
飞行力学部分知识要点
空气动力学及飞行原理课程
飞行力学部分知识要点
第一讲：
飞行力学基础
1.坐标系定义的意义
2.刚体飞行器的空间运动可以分为两部分：
质心运动和绕质心的转动。
描述任意时刻的空间运动需要六个自由度：
三个质心运动和三个角运动
3.地面坐标系,O地面任意点，OX水平面任意方向，OZ垂直地面指向地心，OXY水平面（地平面），符合右手规则在一般情况下。
4.机体坐标系,O飞机质心位置，OX取飞机设计轴指向机头方向，OZ处在飞机对称面垂直指向下方，OY垂直面指向飞机右侧，符合右手规则
5.气流（速度）坐标系,O飞机质心位置，OX取飞机速度方向且重合，OZ处在飞机对称面垂直指向下方，0Y垂直面指向飞机右侧，符合右手规则
6.航迹坐标系,O取在飞机质心处，坐标系与飞机固连，OX轴与飞行速度V重合一致，0Z轴在位于包含飞行速度V在内的铅垂面内，与0X轴垂直并指向下方，0Y轴垂直于OXZ平面并按右手定则确定
7.姿态角,飞机的姿态角是由机体坐标系和地面坐标系之间的关系确定的：
8.俯仰角一机体轴0X与地平面OXY平面的夹角，俯仰角抬头为正；
9.偏航角一机体轴0X在地平面OXY平面的投影与轴0X的夹角，垂直于地平面，右偏航为正；
10.滚转角一机体OZ轴与包含机体0X轴的垂直平面的夹角，右滚转为正
11.气流角，是由飞行速度矢量与机体坐标系之间的关系确定的
12.迎角一也称攻角，飞机速度矢量在飞机对称面的投影与机体OX
轴的夹角，以速度投影在机体0X轴下为正；
13.侧滑角一飞机速度矢量与飞机对称面的夹角
14.常规飞机的操纵机构主要有三个：
驾驶杆、脚蹬、油门杆，常规气动舵面有三个升降舵、副翼、方向舵
15.作用在飞机上的外力，重力，发动机推力，空气动力
16.重力，飞机质量随燃油消耗、外挂投放等变化，性能计算中，把飞机质量当作已知的常量
17.空气动力中，升力，阻力，的计算公式，动压的概念。
18.随迎角增大，升力曲线非线性，迎角分别经历抖动迎角，失速迎角，临界迎角等过程
19.喷气发动机工作原理P二EM-V），
20.台架推力Pf,发动机在试车台上测得的推力
21.可用推力Pky，飞行中发动机能够实际供给的用以推动飞机前进的推力
22.推重比丫fd耗油量qh，单位时间消耗的燃油质量
23.耗油率qkh，单位时间产正单位推力所消耗的油量
24.发动机特性分为转速特性、高度特性和速度特性
25.加力状态：
带加力燃烧室，开动其工作的状态。
对应于最大转速，推力较最大状态增加30-50%,耗油率增加近一倍以上，连续工作时间限5-10min。
26.最大状态：
对应于最大许用转速（nmax）的发动机状态。
推力为非加力时的最大值。
只能连续工作5-10min，通常用于起飞、短时加速、爬升、空中机动等。
27.额定状态：
对应于最大转速97%，推力为最大状态的85-90%,可较长时间工作（半小时〜1小时），用于平飞、爬升、远航飞行等。
28.巡航状态：
n巡40%n额，Pf巡龟80%Pf额，耗油率最小，不限时，
用于巡航。
29.慢车状态：
n慢七30%n额，推力很小，Pf慢七3~5%Pfmax连续工
作时间不允许超过10-15min,用于下滑、着陆。
（不允许空中停车）
第二讲：
飞机的基本飞行性能
mTcos伫^t）一D-Gsinr
dt
d丫
mV—Tsin（工"-T）L-Geos
dt
30.飞行器垂直平面内的质心运动方程
ly—3二M*TZt
ydt
q
dt
V=Q-cl
31.平直飞行就是飞机在某一高度上进行等速直线飞行，简称平飞
飞机的平飞性能是指飞机在不同高度上保持等速直线平飞的能力,
其中包括最大平飞速度、最小平飞速度以及有利平飞速度等
32.平飞运动方程
W=L=Cl~pV1-S
衡重力的飞行速度叫平飞所需速度，以V平飞表示。
飞机重量越大，V平飞越大升力系数越大，V平飞越小，空气密度越大，V平飞越小，机翼面积越大，V平飞越小
34.平飞需用推力，在平飞中，要保持速度不变，发动机可用推力应与飞机阻力相等。
为克服飞机阻力所需推力叫平飞需用推力
35.飞机重量越重，平飞所需推力越大；升阻比越大，平飞所需推力越小。
最大升阻比对应的迎角称为有利迎角。
有利迎角下的速度称为有利速度
36.平飞需用推力曲线，在一定飞行高度上，把平飞需用推力随速度的关系用曲线表示，称为平飞需用推力曲线。
随着平飞速度的增大，平飞需用推力先减小后增大
38.平飞所需推力曲线变化的原因分析，在亚音速阶段，当飞行速度增大时，有两个因素同时引起阻力的变化。
一是随速度增大，动压增大，使阻力增加；二是随速度增大，在保持升力等于重力的条件下、飞机迎角减小，导致诱导阻力和压差阻力减小。
阻力究竟增大还是减小，取决于上述两个因素的影响大小
39.阻力随速度变化曲线表示：
诱导（升致）阻力随飞行速度的增加而减小。
零升（废）阻力随飞行速度的增加而增大。
当零升阻力和升致阻力相等时，飞机的总阻力最小
40.平飞最大速度满油门时，飞机保持平飞能达到的稳定飞行速度，
可用拉力曲线与需用拉力曲线的右交点对应的速度，为平飞最大
41.平飞最小速度，飞机平飞所能保持的最小稳定速度，以Vmin表示。
Vmin同时受到最大升力系数的限制。
因临界迎角对应的Cy最大，相对应的平飞速度，就是平飞最小速度。
Vmin是平飞需用推力曲线最左边点所对应的速度。
42.平飞有利速度飞机平飞需用推力最小，也就是阻力最小时所对应
的平飞速度叫做平飞有利速度，用V有利表示，
43.剩余推力，剩余推力是指同一速度下，飞机的可用推力和平飞需用推力之差。
随飞行速度增大，剩余推力先增大后减小，剩余推力将使飞机加速或爬升，其越大，飞机的机动性能越好
44.将平飞最小速度与平飞最大速度随高度的变化绘在同一坐标系下，得到的曲线称飞行包线。
飞行包线面积越大，飞机的飞行范围就越广
45.高度、气温、飞机重量对平飞性能的影响
46.等速爬升，飞机沿倾斜向上的直线等速上升叫等速爬升，
P二DGsi帀上
L二Geos上
47.等速爬升性能，上升角：
上升轨迹与水平线的夹角。
上升梯度：
上升高度与前进的水平距离之比。
上升角与上升梯度成正比
48.影响上升率和快升速度的主要因素，
49.理论升限，飞机的最大上升率为零对应的高度。
飞机要稳定上升
到理论升限的上升时间趋于无穷，飞机最大上升率为100ft/min
（FPM）对应的高度（低速飞机），或500ft/min（FPM）对应的高度（高速飞机）
50.等速下滑，飞机在零推力状态下，沿倾斜向下的直线等速下降叫
L=Gcost
做等速下滑，D^Gsiz，下滑角：
零拉力时，飞机的下滑角仅取决于升阻比的大小，和重量无关，以最大升阻比下滑，下滑角最小
51.影响下滑性能的主要因素，飞行重量，气温，风,
第三讲：
飞机的机动飞行与续航性能
速度与剩余推力的大小成正比，与飞机所受的重力成反比
GdVP-XP1gg-
53.平飞加、减速运动性能:
gdtGGK，平飞加、减
速运动性能取决于：
飞机的推重比以及升阻比；增加推重比和升
阻比可改善加速性能，反之可改善减速性能
54.跃升和俯冲是同时改变速度、高度的机动飞行。
跃升是将飞机的动能转化为位能，迅速取得高度优势，俯冲是将飞机的位能转化为动能，迅速降低高度、增加速度，整个跃升、俯冲飞行分为进
入段、直线段和改出段
55.动升限：
飞机通过跃升所能达到的最大高度，动升限是通过跃升
而获得的最大高度，在动升限上，可用推力小于需用推力，飞机
不能保持平飞
56.开始俯冲时，推力和重力分量之和大于阻力，飞机加速俯冲，随
着高度降低，空气密度增加，速度、阻力增加，当推力和重力分
量之和等于阻力时，俯冲速度最大，之后将减小
57.过载n,作用在飞机上除重力之外的合外力与飞机所受重力之比,
RP
n=
方向沿推力及空气动力的合力方向，G
58.转弯是高度不变，飞行方向变化的机动飞行，转弯时，方向改变角度小于360°
59.盘旋指飞机连续转弯不小于360°的机动飞行
60.侧滑指飞机对称面与相对气流方向不一致的飞行
61.坡度：
盘旋时，为了获得使飞机盘旋的向心力，飞机必须带有滚
转角，即坡度
62.盘旋的作用力:
旋时，要保持高度不变，则盘旋坡度越大，所需升力越大，因此,
大坡度需要较大的迎角或速度，要保持速度不变，推力与阻力要
平衡，推力由油门位置决定，阻力由速度、迎角决定。
要保持盘
旋半径不变，需保持升力的水平分量不变
63.盘旋时的过载：
1
ny二
cos，盘旋时载荷囚数大于1，盘旋时载何因
数大小仅取决于坡度大小
64.侧滑：
飞机对称面与相对气流方向不一致的飞行称侧滑。
飞行中，飞行员只蹬舵，不压杆，或只压杆不蹬舵，都会使飞机产生侧滑。
侧滑角：
相对气流和飞机对称面之间的夹角。
65.加油门并适当顶杆，以增大飞行速度，当速度增大至规定值，手脚一致地向盘旋方向压盘蹬舵。
压盘是为了使飞机带坡度，以升力水平分力作为向心力，使飞机作曲线运动。
蹬舵是为了使飞机绕立轴偏转，避免产生侧滑。
66.航程：
也称飞行距离，是指飞机沿给定方向，在平静的大气中，耗尽其可用的燃料储备时所飞过的水平距离。
飞机的航程大小与飞机的载油量、质量、飞行高度和飞行速度有关
67.续航时间：
简称航时，是指飞机耗尽其可用燃油在空中所能持续飞行的时间，飞机航程和航时的大小，取决于飞机所带燃油量的多少和飞行中燃料消耗的快慢
第四讲：
飞机的起飞和着陆性能
68.起飞的定义：
飞机从跑道上开始滑跑，到抬前轮速度VR时抬轮离地，上升到距起飞表面50英尺高度（我国规定民机15m，军机25m）,速度达到起飞安全速度V2的运动过程
69.起飞过程：
飞机起飞过程分为地面加速滑跑阶段、抬前轮离地阶段、加速上升阶段三个阶段
70.离地速度：
飞机起飞滑跑时,升力刚好等于重力时的瞬时速度
■Cy离'S，离地速度与翼载荷（G/S）和离地升力系数有关;
除此还与空气密度有关，离地迎角的增加受抖动迎角和擦尾迎角
的限制
71.起飞性能主要包括离地速度、起飞滑跑距离和起飞距离
72.影响飞机起飞、着陆性能的因素
73.着陆的定义：
飞机从15米（25米）高度下滑、拉平减速、接地滑跑直至完全停止运动的整个过程叫着陆。
74.着陆过程：
下滑、拉平、平飞减速、飘落触地、着陆滑跑
第五讲：
飞机的纵向稳定性与操纵性
75.飞机的平衡：
飞机的平衡包括作用力平衡和力矩平衡两个方面，重点讨论力矩的平衡
76.飞机的平衡分类：
俯仰、偏转、滚转
77.机翼产生的俯仰力矩：
机翼产生的俯仰力矩的大小最终只取决于飞机重心位置、迎角和飞机构型，一般情况下机翼产生下俯力矩,在正常飞行中，水平尾翼产生负升力，故水平尾翼力矩是上仰力矩，
78.影响俯仰平衡的主要因素：
加减油门、收放襟翼、收放起落架、载重重心变化
79.稳定性概念：
受扰后出现稳定力矩，具有回到原平衡状态的趋势,称为物体是静稳定的。
静稳定性研究物体受扰后的最初响应问题,
扰动运动过程中出现阻尼力矩，最终使物体回到原平衡状态，称物体是动稳定的。
动稳定性研究物体受扰运动的时间响应历程问题
80.稳定性的分类：
稳定、中立稳定、不稳定、
81.稳定的条件：
稳定力矩和阻尼力矩
82.飞机稳定性的概念：
飞机受到小扰动（包括阵风扰动和操纵扰动）后，偏离原平衡状态，并在扰动消失后，飞行员不给于任何操纵，飞机自动恢复原平衡状态（包括最初响应—静稳定性问题，和最终响应—动稳定性问题）的特性
83.俯仰稳定力矩主要由平尾产生，正常布局的飞机的平尾的安装角通常要比机翼的安装角更小，平尾产生俯仰稳定性的原理
84.焦点与重心位置对俯仰稳定性的影响关系，一般情况下，焦点在重心之后，飞机具有俯仰稳定性
85.俯仰动稳定性分为长周期运动和短周期两种，短周期振动运动的周期很短，且衰减很快，一般迎角变化为短周期振动；长周期振动运动的周期很长，且衰减很慢，运动周期为几十秒不等。
一般速度和航迹角变化为长周期振动
86.直线飞行中，驾驶盘前后的每一个位置（或升降舵偏角）对应着一个迎角。
一个迎角对应一个速度。
驾驶盘位置越靠后，升降舵上偏角越大，对应的迎角也越大，此时要减小飞行速度。
反之，驾驶盘位置越靠前，升降舵下偏角越大，对应的迎角也越小，此时要增加飞行速度
87.驾驶杆力：
飞行员操纵驾驶盘，要施加一定的力，这个力简称为杆力，铰链力矩迫使升降舵和杆回到中立位，为保持舵偏角和杆位置不变，飞行员必须用一定力推杆才能平衡铰链力矩
88.铰链力矩：
飞行员推杆后，升降舵下偏，升降舵上产生向上的空气动力，对铰链形成的力矩
89.调整片的作用与工作原理：
飞行中调整片可以减小和消除杆力，调整片在保持平尾升力不变的前提下，通过偏转配平调整片使舵面铰链力矩为零
第六讲：
飞机的横侧向稳定性与操纵性
90.影响横侧向平衡的因素：
一边机翼变形导致两侧阻力不同、两侧发动机工作状态不同以及螺旋桨副作用影响等
91.飞机的滚转或偏航都会造成飞机侧滑和侧滑角，从而产生滚转力
矩Mx和偏航力矩Mz,飞机相对纵轴0X的侧向静稳定性和相对立轴0Z的方向静稳定性就不是独立的，而是相互影响。
所以，又把飞机的侧向静稳定性和方向静稳定性统称为横侧向静稳定性
92.设飞机原来作纵向定常直线飞行,偶然使飞机向右倾斜了一个角度（右翼下沉为正）,由于升力在水平面内的分力的作用,飞机将向右运动,而飞机对称面方向未变,因此产生右侧滑
93.方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的,垂尾面积越大,方向稳定力矩越大,
94.上反角和后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩,上反
角使侧滑前翼迎角大，阻力大，从而产生方向稳定力矩；后掠角的存在，使侧滑前翼的相对气流有效分速大，因而阻力更大，从而产生方向稳定力矩
95.横向稳定力矩主要由侧滑中机翼的上反角和后掠角产生，上反角情况下，侧滑前翼的迎角更大，升力大于侧滑后翼的升力，从而产生绕纵轴的横侧稳定力矩，后掠角情况下，侧滑前翼的有效分速大，因而升力大于侧滑后翼的升力，从而产生横侧稳定力矩
96.机翼上下位置和垂尾也能够使机翼产生横向稳定力矩，上单翼飞机横侧稳定性强，下单翼飞机横侧稳定性弱
97.交叉力矩是指由滚转运动引起的偏航力矩和由偏航运动引起的滚转力矩。
右滚——右机翼迎角增大，阻力增大——向右偏转的偏航力矩。
右滚——垂尾产生向左侧的气动力——向右偏转的偏航力矩。
左偏航——垂尾产生向左的气动力——向左横滚的滚转力矩。
左偏航——左机翼升力减小，右机翼升力增大——向左的横滚滚转力矩
98.飞机受到扰动后的运动过程一般有以下3种运动模态：
滚转模态、螺旋模态、荷兰滚模态
99.滚转模态：
飞机的横侧发生偏转，会形成一种近似单纯的绕飞机纵轴的滚转运动，为滚转收敛。
100.螺旋模态：
飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。
101.荷兰滚模态：
飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产
生明显的飘摆现象，称为荷兰滚
102.飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生飘摆，飘摆的危害性在于：
飘摆震荡周期只有几秒，修正飘摆超出了人的反应能力，修正过程中极易造成推波助澜，加大飘摆，大型运输机在高空和低速飞行时由于稳定性发生变化易发生飘摆。
因此广泛使用飘摆阻尼器，飘摆运动，表现为坡度与侧滑角的交替变化，必须有合适的半衰期
103.飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强，易产生螺旋不稳定，螺旋不稳定的周期较大，对飞行安全不构成威胁，飞机设计中允许出现轻度的螺旋不稳定，螺旋运动，表现为飞机高度和半径的变换，允许轻度不稳定
104.影响飞机操纵性的因素：
飞机重心位置前后移动，飞行速度，飞行高度，迎角
105.横侧反操纵：
迎角增大，横侧操纵性变差，临界迎角和大于临界迎角时，可能出现横侧反操纵，小迎角时，压右盘，飞机右滚，形成右侧滑，出现横侧稳定力矩，阻止右滚。
接近临界迎角时，压右盘，下偏副翼的左侧机翼阻力很大，上偏副翼的右侧机翼阻力较小，这一阻力差将加大飞机的侧滑角，从而加大使飞机左滚的横侧稳定力矩。
当稳定力矩大于操纵力矩时，出现压右盘导致飞机左滚
106.消除横侧反操纵的关键在于消除大迎角下压盘导致的机翼阻力差，可以使用差角副翼、阻力副翼、开缝副翼等，
107.差动副翼：
左右压杆时，左右副翼的偏角不等，向上的偏角较
大，向下的偏角较小，使偏转副翼后两翼阻力大小相仿
升级会员 