第1章 飞行器质心运动方程

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1、飞行动力学1内容绪论1.1作用在飞机上的外力1.3常用坐标系及其转换1.4飞机质心运动方程小结2本章作业1.1；1.2；1.3；1.4；1.5；1.7；1.8；1.93绪论飞行动力学=飞行性能+飞行品质研究飞机的飞行性能和飞行轨迹特性时，可将飞机视为一可控的质点来处理。可控：是指飞机的飞行轨迹是可以人为改变的，而轨迹的改变取决于作用于飞机上的外力的改变。4绪论质点运动：通过偏转操纵机构，使飞机的合力矩为零；研究飞机的飞行轨迹和飞行性能时可以把飞机视为质点运动。力矩平衡作为运动的约束条件。质点系运动：合力矩不为零。研究飞机飞行品质时将其视为质点系运动。51.1.1升阻

2、特性1.1.2发动机推力61.1作用在飞机上的外力重力给定;侧力不计;升力?阻力?¢作用在飞机上的外力？发动机推力?hh重力Wm=ggdhggdgdgd发动机推力TVHn(,,)合外力F=WTA++gdgdgdgd空气动力A=++LDC外力一般不通过质心，它将引¢外力矩平衡及约束起绕质心转动的力矩gdgdLLgdgdgd'TgdDLDhVggdgdWggdTgd'WL从飞行性能的角度，假设操纵面偏转可使力矩平衡，但将其最大平衡能力作为约束。实际还常忽略操纵面偏转对力平衡的影响。71.1作用在飞机上的外力空气动力分量形式10112CV2SC2DVSC=ρLVSC=ρC

3、=ρD2L22阻力系数侧力系数升力系数在常规飞行性能问题中，假设飞行无侧滑，视侧力为零•升力和阻力系数主要取决于马赫数、雷诺数、迎角、侧滑角以及飞机的外形•马赫数的物理含义？雷诺数的物理含义？•迎角的定义?侧滑角的定义?8V马赫数：指空气的压缩性效应；低速空气流场不相互影响，高速时则前后相互影响。V雷诺数:惯性力和粘性力的比值。¾飞机的尺寸效应；即飞机的尺寸大小会影响飞机的气动特性，一般飞机在真实大气中飞行时，其雷诺数在1000万以上。这就是研究飞机气动特性时，要建立大尺寸风洞和进行飞行试验研究的原因。9L机身参考线αDβVOC101.升力特性（1）定义升力是飞机上

4、的空气动力的合力在飞机纵向对称平面上垂直于飞行速度方向的分力。向上为正。飞机的最大的升力系数约1.2—1.5；采用增升装置后，飞机的最大的升力系数约2.2—3.0。111.升力特性（2）升力系数的表达式小迎角范围的升力关系χ00Sb0CC=⋅−+⋅()ααδCbtLLLαδ0ee升力线斜率,零升迎角，l与翼型、机取决于机翼翼平面形状、有效弯度和平面形状参数：M数有关,即M数,即~M,b=S/lλ=l/bη=b/bAA0t~M,λ,χf升力部件有翼－身组合体和平尾。平尾和升降舵的功能？12¢升力线斜率CLα厚机翼1CM~关系Lα薄机翼亚声速飞机，C1.0MLMα=0C

5、=[]翼型Lα21−M巡航速度在高亚声速飞行时可获得高气动效率；V运输类飞机均采用高亚声速巡航的原因。13¢升力线斜率对应巡航速度CLα1CMLα~关系厚机翼超声速飞机，薄机翼4C=[翼型]Lα2M−1M1.0以略超声速飞行时可获得高气动效率；V超声速飞机以略超声速巡航时气动效率高。14¢升力线斜率对应巡航速度CLα2C与构型的关系厚机翼Lα薄机翼大λC↑小χLαM1.0V民机、特别是长航时的侦察机都是小后掠角大展。弦比机翼布局的原因。3取值大小:采用低速薄翼理论可以求出，二维直机翼为（2/57.3π，即0.1），考虑三维效应之后，取值约为0.05，合理取值范围在0

6、.05-0.09。若迎角单位为rad时，则上述取值应乘于57.3。15零升迎角CLCLmaxC指飞机不产生升力LsΔC的迎角。其大小取LaCLsh决于翼型弯度和飞行马赫数。αααshαααα0asc0•低速翼型（农五）零升迎角为-2~-4度；起降构型（弯度增大）为-6~-10度。16升力系数与飞行迎角的关系CL失速之前，飞行迎角增大，C上下翼面的压差大，升力Lmax系数增大。CLsCΔLaCLsh典型升力系数•最大升力系数α•失速升力系数αα0αshαaαsαc0•抖振？限制升力系数,抖振(buffet)不是颤振？flutter！•最大允许升力系数•操纵限制升力系数

7、17操纵限制升力系数？¢保持飞机俯仰力矩平衡的限制CLδmax•超声速时焦点(气动中心)后移•升降舵（变形）操纵效率下降•如果升力系数（迎角）太大，则升降舵无法实现纵向力矩的平衡M<1L1xA2>xA1LM>12?L'xA11L'xA22LTLT18最大允许升力系数CLCLmaxCLsCLaCLmaxCδLshMCC=min{−Δ,C}LaLsLδmax19小结•升力产生机理、定义和升力系数的取值范围；•升力线斜率与马赫数、飞机构型的关系及取值范围；•零升迎角与翼型的关系及取值范围在失速迎角和亚声速范围内，升力系数随速度和迎角增大而增大。20小结¢飞机构型与升力