测量飞机速度.ppt

1 主要内容 飞行速度的种类 空速测量 马赫数测量 升降速度测量 地速测量 2 纵轴：飞行方向及飞机推力和阻力作用方向；横轴：飞机测滑或横向力作用方向；垂直轴：飞机升力和重力作用方向。 飞机（右手）坐标系 3 飞机的XY平面 4 飞机的XZ平面 5 2.1 飞行速度的种类（1） 飞行速度指飞机在所选坐标系内运动时， 沿其重心运动轨迹切线方向的速度。 飞机相对地球坐标系的运动速度 地速 ：飞机沿地平面运动的水平速度分量。 升降（垂直）速度 ：飞机沿地垂线方向运动的速度分量。 6 2.1 飞行速度的种类（2） 飞机相对空气的运动速度 空速 ：飞机在纵轴对称平面XY内相对气流的运动速度。 测滑速度 ：飞机在垂直截面YZ内横轴Z相对气流的运动速度。 7 飞机的YZ平面 8 2.2 空速测量(1) 根据空速，飞行员可以判断作用在飞机上的空气动力情况，从而正确地操纵飞机； 根据空速，可以计算出地速，从而确定飞机已飞距离和待飞距离。 9 2.2 空速测量(2) 飞机的空速可分为—— (真)空速：飞机相对于空气运动的真实速度； 指示空速：根据海平面标准大气条件下动压测定的空速，又称表速； 马赫数：(真)空速与飞机所在高度的音速之比。 10 2.2.1 空速测量的理论基础（1） 假设气流是由许多流管组成的。 机翼上表面气流流管细、流速快、压力低；机翼下表面气流流管粗、流速慢、压力高。 处于空气流管中的机翼（横向剖面） 11 2.2.1 空速测量的理论基础（2） 连续性定理（流管流速 与管截面 关系） 当空气稳定地流过直径变化的流管时，在同一时间内，流入任一截面的气流质量与从另一截面流出的气流质量相等，即 （如果气体密度不变）  空气流管 12 2.2.1 空速测量的理论基础（3） 伯努利定理（流速与压力的关系） 当空气稳定流动且绝热，又不考虑流体压缩效应（即密度 不变，流速小于300km/h）时，不同截面处气流所具有的静压和动压之和保持不变。此条件下的伯努利方程为： 其中， 为静压 ， 为动压(与流速有关) 。 静压 与动压 之和称为总压。 13 2.2.1 空速测量的理论基础（4） 动压：由气体动能转变成的压力。 静压（大气压力）：气体未受扰动时本身实际具有的压力。 14 2.2.1 空速测量的理论基础（5） 当气流速度较大（大于300km/h，但不超过音速），考虑到流体压缩效应（即密度变化），且压缩过程是绝热过程，则伯努利方程表示为： 其中， k为绝热系数，对于空气 k=1.4 。 15 2.2.1 空速测量的理论基础（6） 当空气与飞机间的相对速度大于音速，将产生激波，激波后的空气压力、密度和温度将发生急剧变化，前述的伯努利方程已不适用。 16 2.2.1 空速测量的理论基础（7） 对于超音速流，空气的总压、静压（即大气压力）与流速之间的关系： 即 其中， 为空气总压， 为空气静压,c为音速 17 2.2.1 空速测量的理论基础（8） 空气中的音速 音波传递将扰动空气，使空气压力、密度发生变化。绝热过程中，音速表达式： (R为空气的气体常数) 音速在空气中表达式 其中， 为标准海平面的气温和相应的温度梯度，H为高度。 18 2.2.1 空速测量的理论基础（9） 马赫数（空速与飞机所在高度的音速的比值） 在11000～20000m高度， 19 2.2.2 压力法空速测量原理（1） 原理：通过测量空气压力来测量空速。 测压元件：皮托管 (空速管)，即总静压管。 用皮托管引入气流来测量其压力。 皮托管测压原理 分界流管 总压 静压 21 2.2.2 压力法空速测量原理（2） 皮托管测压原理 皮托管由两个同心圆管组成。内管的端部对准气流，外管的端部封闭，但在外侧面开有许多圆形小孔。 当气流流过圆管时，被圆管前缘分为两部分：一部分流过圆管上部，另一部分流过圆管下部。中间存在一个分界流管，这个流管既不向上弯，也不向下弯，沿法向方向接近圆管，撞击在圆管上(A点)，气流受阻滞而完全失去动能。 23 2.2.2 压力法空速测量原理（3） A点称为停滞点或驻点。在A点，气流速度变为0，气流动能完全转变为压力能。这一点的压力 即为总压 。 由伯努利方程，I和II截面处 在截面III处，可认为气流未受扰动，即 所以，从皮托管外侧小圆孔引