飞机的低速空气动力特性

第二章 第 页,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第二章,飞机的低速空气动力,飞行原理/CAFUC,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,第二章 第 页,2,2.4 飞机的低速空气动力性能,飞行原理/CAFUC,飞机,的主要空气动力性能包括,：,升力特性,阻力特性,升阻比特性,主要空气动力性能参数包括：,最大升力系数,最小阻力系数,最大升阻比,第二章 第 页,4,2.4.1 升力特性,升力系数的变化规律,第二章 第 页,5,升力系数随迎角的变化规律,当,临界,，升力,系数,随迎角的增大而减小，进入失速区。,第二章 第 页,6,烟风洞翼型绕流实验,小迎角,较大迎角,大迎角,第二章 第 页,7,翼型在不同迎角下的压强分布,第二章 第 页,8,翼型在不同迎角下的压强分布,第二章 第 页,9,压力中心（,CP,）位置随迎角改变的变化,第二章 第 页,10,压力中心（,CP,）位置随迎角改变的变化,第二章 第 页,11,升力特性参数,零升迎角,第二章 第 页,12,翼型在零升迎角下的压强分布,压强高于环境气压,压强低于环境气压,压强低于环境气压,气动中心,前半部分合力,后半部分合力,第二章 第 页,13,升力系数曲线斜率,第二章 第 页,14,临界迎角和最大升力系数,第二章 第 页,15,相对厚度对升力特性的影响,相对厚度增加,相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。,第二章 第 页,16,翼型前缘半径对升力特性的影响,半径小,半径大,前缘半径增加，临界迎角增加。,第二章 第 页,17,展弦比对升力特性的影响,展弦比高,展弦比低,展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。,第二章 第 页,18,后掠翼对升力特性的影响,平直机翼,后掠翼,平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角越小。,第二章 第 页,19,翼型前缘粗糙度对升力特性的影响,光滑,粗糙,翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。,第二章 第 页,20,2.4.2 阻力特性,阻力系数的变化规律,第二章 第 页,21,阻力系数随迎角的变化规律,在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻力主要为摩擦,阻力。,在迎角较大时，,阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力主要为压差阻力和诱导阻力。,在接近或超过临近迎角时，阻力,系数,随迎角的增大而急剧增大，飞机阻力主要为压差阻力。,第二章 第 页,22,阻力特性参数,最小阻力系数,和零升阻力系数,飞机的最小阻力系数非常接近零升阻力系数，一般认为二者为同一个值。,第二章 第 页,23,中小迎角时的阻力公式,在中小迎角时，阻力公式可以表示为：,A,是诱导阻力因子，大小与机翼形状有关。,第二章 第 页,24,2.4.3 升阻比特性,升阻比,升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用,K,表示。,升阻比的大小主要随迎角变化而变化。,升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。,第二章 第 页,25,升阻比曲线,迎角,临界迎角,最小阻力迎角,第二章 第 页,26,升阻比随迎角的变化规律,从零升迎角到最小阻力迎角，升力增加较快，阻力增加缓慢，因此升阻比增大。在最小阻力迎角处，升阻比最大。,从最小阻力迎角到临界迎角，,升力增加缓慢，阻力增加较快，因此升阻比减小。,超过临近迎角，压差阻力急剧增大，升阻比急剧减小。,第二章 第 页,27,性质角,性质角是总空气动力与升力之间的夹角。,性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比越大。,第二章 第 页,28,2.4.4 飞机的极曲线,极曲线将飞机的升力系数、阻力系数、升阻比随迎角变化的关系综合起来用一条曲线表示出来，以便于综合衡量飞机的空气动力性能。,.,极曲线,第二章 第 页,29,极曲线的深入理解,从坐标原点向曲线引切线，切点对应最小阻力迎角和最大升阻比。,第二章 第 页,30,从原点所引直线与极曲线交于两点，则两点的升阻比相同，较高者的迎角较大，较高者的平飞速度较小。,极曲线的深入理解,第二章 第 页,31,螺旋桨滑流,不同滑流状态的极曲线,第二章 第 页,32,不同滑流状态的极曲线,滑流使得升力系数和最大升力系数增大，最大升阻比增大，极曲线向右上偏移。,第二章 第 页,33,不同展弦比机翼的极曲线,展弦比越大，低速空气动力性能越好。,第二章 第 页,34,飞机的低速空气动力性能曲线总结,第二章 第 页,35,2.4.5 地面效应,飞机在起飞和着陆贴近地面时，由于流过飞机的气流受地面的影响，使飞机的空气动力和力矩发生变化。这种效应称为地面效应。,第二章 第 页,36,地面效应的产生原因,上下翼面压差增加,地面阻碍使下洗流减小,下洗角减小，使平尾迎角减小,飞机脱离地面效应区,飞机处于地面效应区,第二章 第 页,37,地面效应的效果,上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。,地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。,下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。,第二章 第 页,38,地面效应的产生范围,飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有影响，距地面越近地面效应越强。,第二章 第 页,39,地效飞机,地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具。地效飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运输，海情侦察，水上救生等。,“小鹰”地效飞机速度可达556千米/小时,第二章 第 页,40,Beriev Bartini VVA 14,地效飞行器,第二章 第 页,41,地效飞机（我国的发展情况）,我国科学家也早已关注到地效飞行器的研制，发起人便是原国家科委常务副主任、航天专家李绪鄂。1995年，他领导的中国科技开发院联合湖北水上飞机研究所、北京空气动力学研究所成立了中国地效飞行器开发中心，经过4年的努力，第一架中国的地效飞行器诞生了。,第二章 第 页,42,