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1、空气流动的描述V Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本章主要内容本章主要内容2.1 空气流动的描述空气流动的描述2.2 升力升力2.3 阻力阻力2.4 飞机的低速空气动力特性飞机的低速空气动力特性2.5 增升装置的增升原理增升装置的增升原理第二章第二章 第第 页页22.1 空气空气流动的描述流动的描述飞行原理飞行原理/CAFUC 空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习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
2、气流动的基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。本规律。第二章第二章 第第 页页42.1.1 流体模型化流体模型化理想流体理想流体，不考虑流体粘性的影响。不考虑流体粘性的影响。不可压流体不可压流体，不考虑流体密度的变化，不考虑流体密度的变化，Ma0.4。绝热流体绝热流体，不考虑流体温度的变化，不考虑流体温度的变化，Ma0.4。第二章第二章 第第 页页52.1.2 相对气流相对气流运动方向运动方向相对气流方向相对气流方向自然风方向自然风方向第二章第二章 第第 页页6飞机的相对气流方向与飞行速度方向相反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
3、同。只要相对气流速度相同，飞机产生的空气动力就相同。第二章第二章 第第 页页7对相对气流的现实应用对相对气流的现实应用直流式风洞直流式风洞回流式风洞回流式风洞第二章第二章 第第 页页8风洞实验段及实验模型风洞实验段及实验模型第二章第二章 第第 页页9风洞的其它功用风洞的其它功用第二章第二章 第第 页页102.1.3 迎角迎角迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。第二章第二章 第第 页页11相对气流方向就是飞机速度的反方向相对气流方向就是飞机速度的反方向第二章第二章 第第 页页12相对气流方向是判断迎角大小的依据相对气流方向是判断迎角大小的依据 平飞中，可以
4、通过机头高低判断迎角大小。而其他飞平飞中，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。行状态中，则不可以采用这种判断方式。第二章第二章 第第 页页13水平飞行、上升、下降时的迎角水平飞行、上升、下降时的迎角上升上升平飞平飞下降下降第二章第二章 第第 页页14迎角探测装置迎角探测装置第二章第二章 第第 页页152.1.4 流线和流线谱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。空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。流线流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的：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，
5、流线是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。流体微团流动的路线。第二章第二章 第第 页页16流管流管：由许多流线所围成的管状曲面。：由许多流线所围成的管状曲面。第二章第二章 第第 页页17流线和流线谱流线和流线谱流线谱是所有流线的集合。流线谱是所有流线的集合。第二章第二章 第第 页页18流线和流线谱的实例流线和流线谱的实例第二章第二章 第第 页页19流线的特点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。重合。流线每点上的流体微团只有一个运动方向。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
6、能分叉。流线不可能相交，不可能分叉。第二章第二章 第第 页页20流线谱的特点流线谱的特点流线谱的形状与流动速度无关。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。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气流受阻，流管扩张变粗，气流流过物体外凸处或受挤压受挤压，流管收缩变细。，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。气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。第二章第二章 第第 页页21
7、2.1.5 连续性定理连续性定理 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。流体质量相等。质量守恒定律是连续性定理的基础。质量守恒定律是连续性定理的基础。第二章第二章 第第 页页22连续性定理连续性定理1 12 2A A1 1,v,v1 1A A2 2,v,v2 2单位时间内流过截面单位时间内流过截面1的流体体积为的流体体积为单位时间内流过截面单位时间内流过截面1的流体质量为的流体质量为同理，单位时间内流过截面同理，单位时间内流过截面2的流体质量为的流体质量为则根据质量守恒定律可得：则根据质量守恒定律可得：即即结论：空气流过一流管时，
8、流速大小与截面积成反比。结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。第二章第二章 第第 页页23山谷里的风通常比平原大山谷里的风通常比平原大河水在河道窄的地方流河水在河道窄的地方流得快，河道宽的地方流得快，河道宽的地方流得慢得慢日常的生活中的连续性定理日常的生活中的连续性定理高楼大厦之间的对流高楼大厦之间的对流通常比空旷地带大通常比空旷地带大第二章第二章 第第 页页242.1.6 伯努利定理伯努利定理 同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保持不变。持不变。能量守恒定律是伯努力定理的基础。能量守恒定律是伯努力定理的基础。第二章第二章 第第 页
9、页25伯努利定理伯努利定理 空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。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。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：动能因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能压力能=常值。公式常值。公式表述为：表述为：上式中第一项称为上式中第一项称为动压动压，第二项称为，第二项称为静压静压，第三项称为，第三项称为总压总压。第二章第二章 第第 页页26伯努利定理伯努利定理动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压动压，单位体积空气所具
10、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。力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中，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。静压等于当时当地的大气压。总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为，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。气流速度减小到零之点的静压。第二章第二章 第第 页页27深入理解动压、静压和总压深入理解动压、静压和总压同一流线同一流线：总压保持不变。总压保持不变。动压越大，静压越小。动压越大，静压越小。流速为零的静
11、压即为总压。流速为零的静压即为总压。第二章第二章 第第 页页28同一流管同一流管：截面积大，流速小，压力大。截面积大，流速小，压力大。截面积小，流速大，压力小。截面积小，流速大，压力小。深入理解动压、静压和总压深入理解动压、静压和总压第二章第二章 第第 页页29伯努利定理适用条件伯努利定理适用条件气流是连续、稳定的，即流动是定常的。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。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。空气密度是不变，即空气为不可压流。在同一
12、条流线或同一条流管上。在同一条流线或同一条流管上。第二章第二章 第第 页页302.1.7 连续性定理和伯努利定理的应用连续性定理和伯努利定理的应用用文邱利管测流量用文邱利管测流量2 2A A1 1,v,v1 1,P,P1 1A A2 2,v,v2 2,P,P2 21 1文邱利管测流量第二章第二章 第第 页页31空速管测飞行速度的原理空速管测飞行速度的原理第二章第二章 第第 页页32与动压、静压相关的仪表与动压、静压相关的仪表空速表空速表高度表高度表升降速度表升降速度表第二章第二章 第第 页页33空速表空速表第二章第二章 第第 页页34升降速度表升降速度表第二章第二章 第第 页页35高度表高度表第二章第二章 第第 页页36