气动力及力矩计算.ppt

力矩、压力中心和焦点其中：S－－特征面积，对有翼飞行器为机翼面积，无翼飞行器为机体最大横截面积；L－－特征长度,对有翼飞行器为机翼的平均气动弦长bA,无翼飞行器为机体长度。压力中心和焦点压力中心：总的空气动力的作用线与飞行器纵轴(Ox1)的交点。在迎角不大的情况下,常近似地把总升力在纵轴上的作用点作为全机的压力中心第61页,共79页，星期六，2024年，5月力矩、压力中心和焦点压心距离：把从飞行器头部顶点至压力中心的距离。压力中心随M数的变化：第62页,共79页，星期六，2024年，5月力矩、压力中心和焦点焦点：由迎角?所引起的升力的作用点。飞行器头部顶点至焦点的距离：压心与焦点的区别和联系：压心是总的空气动力的作用线与纵轴的交点；焦点是由迎角引起的那部份升力的作用点。仅在升降舵偏角,飞行器上下两半完全对称焦点与压心重合。第63页,共79页，星期六，2024年，5月当?、?z、、、较小时，俯仰力矩：俯仰力矩定义：又称纵向力矩，作用在飞行器上的空气动力、发动机推力等对横轴oz1的力矩。正负：规定使飞行器抬头的俯仰力矩为正。操纵机构：升降舵偏转。升降舵向下偏转时：俯仰力矩系数：第64页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩其中：定常直线飞行的俯仰力矩及平衡状态定常直线飞行:所以，上式俯仰力矩系数为：轴对称()：第65页,共79页，星期六，2024年，5月如下图所示，曲线与横轴交点处：,并且，此时,迎角与舵偏角分别相应地保持某个常值,这种状态就称为纵向的“平衡状态”。俯仰力矩平衡状态：轴对称的飞行器，在平衡状态：1.2正常式布局-1.4鸭式布局-5～-6旋转机翼第66页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩平衡状态时的总升力(工程计算)：瞬时平衡假设：飞行器从某一平衡状态改变到另一平衡状态是瞬时完成的。也就是忽略了飞行器绕重心的转动运动。纵向静稳定性由迎角?所引起的俯仰力矩(2-33)第67页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩所以：（静稳定性）定义：处于平衡状态的飞行器受一干扰（例如，阵风），迎角变化了，使飞行器偏离平衡状态，当干扰消失后，不经操纵，由附加升力产生的?Mz有使飞行器恢复原平衡状态的趋势（即使|??|减小的趋势）称飞行器具有静稳定性。第68页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩改变静稳定裕度改变气动布局改变内部安排第69页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩操纵力矩定义：舵面偏转形成的法向气动力对重心的力矩舵偏的目的：(1)机动；(2)保持平衡第70页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩由上式：阻尼力矩阻尼力矩定义：由飞行器绕横轴旋转运动所引起的力矩称为阻尼力矩。第71页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩r—为重心到各点距离阻尼力矩是由?z所引起,与?z的方向相反,阻止飞行器旋转。其表达式：第72页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩其与马赫数的关系：非定常下洗延迟导致的附加俯仰力矩第73页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩非定常流中，力、力矩不仅取决于该瞬时的?、?z、?z、M数和其它参数，而且，还取决于这些参数随时间的变化特性。初步计算，可采用定常假设。但有些重要因素不能忽略，如下洗延迟。其原因：正常式飞行器以V和迎角变化率作非定常飞行时:因为:?变化?机翼后的下洗流变化,当迎角变化率0时,被机翼偏斜了的气流并不能瞬时地到达尾翼,而必须经一段时间?t(?t取决于机翼与尾翼的间距以及气流速度),这就是所谓的下洗延迟现象。t时刻计算尾翼力矩,实际上是?t前的下第74页,共79页，星期六，2024年，5月俯仰力矩洗角,这个角比定常流要小一些,相当于在尾翼处附加了升力,使飞行器低头,以抵制?的增长;当迎角的变化率0时，则反之。对于鸭式布局、旋转机翼式布局中，也有下洗延迟现象。所以：综上所述，俯仰力矩为：第75页,共79页，星期六，2024年，5月定义：偏航力矩产生的物理成因与俯仰力矩一致，所不同的是，偏航力矩是由侧力产生的。它是作用在飞行器上的空气动力、发动机推力等对机体坐标系oy1轴的力矩，使飞行器头部向左摆动的力矩为正。偏航力矩－My偏航力矩的大小：航向稳定度为：或：第76页,共79页，星期六，2024年，5月滚转力矩－Mx（滚转