飞机飞行的基本原理课件.ppt

高速飞行的空气动力 4 、阻力系数和阻力在高速飞行中的变化 （ 2 ）阻力系数和阻力随飞行马赫数的变化 实践和理论表明，在翼型和迎角不变条件下，阻力系数和阻力随飞行马赫数的变化 情况，下面在概略分析一下。 1 ）亚声速阶段：阻力系数和阻力基本上不随飞行马赫数的变化而变化。 2 ）跨声速阶段：飞行马赫数大于临界马赫数后，出现了局部超声区和局部激波，波 阻增大，阻力系数将急剧增大。 3 ）超声速阶段：飞行马赫数大于 1 以后，由于机翼前缘激波更加倾斜、波阻减小。即 前后压力差减小，因此阻力系数随马赫数增大要降低，而飞机阻力在这阶段仍然随 马赫数增大而增加。 a 192 高速飞机的外形特点 1 、高速飞机的翼形特点 现代高速飞机，在翼型方面，大都具有厚弦比小、采用对称型或接近对称型翼剖 面、最大厚度靠近翼弦中间、前缘曲率半径较小以及翼剖面外形轮廓平缓等特点。 其目的是为了提高临界马赫数、延缓 局部激波的产生；并且在超过临界马赫数后， 减小波阻，使阻力系数增长得和缓。 1 、厚弦比小 高速飞机的翼形特点 2 、对称形或接近对称形 3 、最大厚度位置靠近翼弦中间 4 、前缘曲率半径较小 a 193 高速飞机的外形特点 1 、高速飞机的翼形特点 （ 1 ）厚弦比小 ? 厚弦比减小，机翼上、下表面的弯曲度随之减小。第一，机翼上、下表面的气流速 度增加得比较缓和，最低压力点的局部流速减慢，临界马赫数得以提高；第二，机 翼表面的曲度减小，则在超过临界马赫数以后，超声区的吸力小，且吸力向后倾斜 角度也小。 ? 临界马赫数：当飞行速度增大到一定程度，机翼表面最低压力点的局部流速等于该 点的局部音速 ( 图 2.49) ，此时的飞行速度叫临界速度 (v 临界 ) ，而此时的飞行 M 数叫 临界 M 数 ( 临界马赫数 ) 。临界 M 数就是临界速度与飞机所在高度的音速之比值。即 ? 临界 M 数是决定局部气流特性是否发生性质变化的一个数量界限。 M 临界 ? V 临界 a 194 a 高速飞机的外形特点 图 飞机厚弦比 a 195 高速飞机的外形特点 1 、高速飞机的翼形特点 （ 2 ）对称形或接近对称形 同样厚弦比的翼型，越接近对称形，则上表面弯曲度越小。它与小厚弦比翼型 具有同样作用。 （ 3 ）最大厚度位置靠近翼弦中间 低速飞机翼型，最大厚度位置一般位于翼弦的 30% 之处。高速翼型最大厚度 比较靠后，大约位于翼弦的 35% 50% 之处最大厚度位置后移，使得机翼上 下表面前段弯曲度减小，最低压力点的局部流速慢，临界马赫数得以提高，波阻 减小。 a 196 高速飞机的外形特点 1 、高速飞机的翼形特点 （ 4 ）前缘曲率半径较小 阻碍，在超声速飞行中，使头部激波的强度减弱，波阻得以降低。 前缘曲率半径较小，亦即翼切面前缘较尖，可以减小对迎面气流的 在超声速飞行中，波阻较小的翼剖面形状有：双弧形、菱形、等。 如图。 a 197 高速飞机的外形特点 图几种超声速机翼型形状 a 198 高速飞机的外形特点 2 、高速飞机机翼平面形状特点 高速飞机机翼平面形状主要有以下几个特点： 1 、后掠角 高速飞机机翼 平面形状特点 2 、三角翼 3 、采用小展弦比梯形机翼 4 、采用变后掠角 a 199 高速飞机的外形特点 2 、高速飞机机翼平面形状特点 （ 1 ）后掠翼 ? 高速飞机一般都采用后掠机翼。这种机翼在近声速飞行时能提高临界马 赫数，超过临界马赫数以后，阻力系数增加缓慢从而减小波阻。 ? 后掠机翼与平直机翼相比较，它之所以能提高临界马赫数，即推迟局部 激波的产生，主要是由于降低了机翼上的有效速度。当气流以速度 平直机翼时， 过后掠机翼时，由于后掠角的影响，气流速度 v 是产生升力的有效速度 ( 图 2.68a) ；而气流以相同速度流 v 流过 的有效速度 起作用 ( 图 2.68b) (Vn) 而另一部分速度 (v) 只有一部分是产生升力 。 (Vt) 沿着翼展方向流动，对产生升力不 a 200 高速飞机的外形特点 图 路过平直翼和后掠翼的气速度 a 201 高速飞机的外形特点 （ 1 ）后掠翼 ? 然而 Vn 是 V 的一部分，总是小于 V 的，所以流过后掠翼的有效速度减小了。这样， 当速度 V 流过平直机翼时若达到临界速度，而以同样速度流过后掠翼时还达不到临 界速度。要使后掠机翼达到临界速度，就必须提高流速 V 。因此，后掠机翼也就提 高了临界 M 数，推迟了局部激波的产生。机翼后掠角越大，相同流速的有效速度越 小，临界 M 数也越大。后掠机翼在超过临界 M 数以后，其阻力随 M 数增大的趋势比 较缓和，因为后掠翼的空气压力分布是由有效分速 (Vn) 决定。所引起的阻力 (Dn) 不是真正阻碍飞机前进阻力，只有将 Dn 分解到平行于飞