《无人机概论》第3章 无人机飞行原理课件.ppt

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1、目录第一节空气动力学基础第二节固定翼无人机飞行原理第三节无人直升机飞行原理第四节多旋翼无人机飞行原理一、空气动力学基础1.大气性质一、空气动力学基础1.大气性质3、国际标准大气目前我国采用的是国际标准大气（简称ISA），它是由国际权威性机构或组织颁布了一种“模式大气”，依据实测资料，用简化方式近似地表示大气温度、压强和密度等参数的平均值，形成国际标准大气。比较通用的国际标准大气规定：大气被看成完全气体，服从气体的状态方程；以海平面的高度为零高度；在海平面上，气温为15℃，密度为1.225kg/m³

2、，声速为341m/s，此条件下的大气压强为一个标准大气压。4、黏性大气的黏性，是空气在流动过程中表现出的一种物理性质，当空气内部各个层间存在相对运动，相邻的两个运动速度不同的层间相互牵扯的特性，称为空气的黏性。相邻的具有不同流速的大气层间相互运动时产生的牵扯作用力，称为空气的黏性力。大气层与层之间的流动速度不同时，流得快的一层（上层）的大气分子由于之不规则运动侵入下层，进而促使下层大气加速，（下层）气体分子会使上层大气减速。产生相互牵扯的内摩擦力，即黏性力。一、空气动力学基础1.大气性质4、黏性不

3、同流体的黏性是不相同的。流体黏性的大小可以用流体的内摩擦系数来衡量，在常温下，水的内摩擦系数为1.002×10-3Pa·s，而空气的内摩擦系数为1.81×10-5Pa·s，其值仅，为水的1.81%。流体的黏性和温度有关。随着流体温度的升高，液体的黏性减小，而气体的黏性将增加。原因：液体产生黏性的原因主要是相邻流动层分子间的内聚力，温度升高，液体分子热运动加剧，分子间的内聚力减小了，故黏性也会减小；气体产生黏性的原因主要是相邻流动层间产生内摩擦力，温度升高，分子间的横向动量交换也加剧，层与层之间的相

4、互牵扯力也增加，故而黏性增大。5、可压缩性气体的可压缩性，是指当空气流过物体时，在物体周围各处，气流速度会有增加或减小的变化，相应气体压强会有减小或增大的变化，进而影响其密度和体积也改变的性质。气体密度的变化就是可压缩性的体现。液体对这种变化的反应很小，因此一般认为液体是不可压缩的；而气体对这种变化的反应很大，所以一般来讲气体是可压缩的。一般民用固定翼和多旋翼无人机的飞行均认为是低速飞行，不考虑气体的可压缩性。一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律2、连续

5、性假设在标准大气状态下，每1mm3的空间里大约含有2.7×1016个分子空气，分子之间是存在间隙的。每个分子在作无规则的热运动，把热运动过程中，空气分子两次碰撞之间所经过的平均路程称为空气分子的平均自由行程。当飞行器在这种空气中运动时，由于飞行器的外形尺寸远远大于气体分子的自由行程，故在研究飞行器和大气之间的相对运动时，气体分子之间的距离完全可以忽略不计，即把大量的、单个分子组成的大气看成是连续的介质，这就是在进行空气动力学研究时，提出的连续性假设。3、连续性定理质量守恒定律是自然界基本的定律之一

6、，它说明物质既不会消失，也不会凭空增加。质量守恒定律应用在流体的流动上：当流体在低速、稳定、连续不断地流动时，流管里的任一部分，流体都不能中断或积聚，在同一时间内流进任何一个截面的流体质量和从另一个截面流出的流体质量应当相等。一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律3、连续性定理连续性定理：当低速定常流动时，气流速度的大小与流管的截面积成反比。流体流动速度的快慢，还可用流管中流线的疏密程度来表示，在截面面积大的地方流速低，在截面面积小的地方流速高。连续性定理

7、只适用于低速（流速低于0.3a，a为声速）的范围，即可认为流体密度不变，该定理不适于亚声速，更不适合于超声速的情况。一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律4、伯努利定理能量守恒定律说明能量不会自行消失，也不会凭空产生，而只能从一形式转化为另一种形式。伯努利定理便是能量守恒定律在空气动力学中的具体应用，它描述流体流动过程中流体压强和速度之间关系的流动规律。流体没有流动，不同截面处(A、B、C截面)的流体流速均为零，三根玻璃管中的液面高度同容器中的液面高度一样，这表明，此时不同截面处的流体的压强都是

8、相等的。流体在流动过程中，不同截面处的流体压强也不相同。从实验可以看出，在A-A截面，管道的截面积较大，流体流动速度较慢，玻璃管中的液面较高，压强较大，在C-C截面，管道的截面积较小，流体流动速度较快，玻璃管中的液面较低，压强较小。一、空气动力学基础2.气体流动的基本规律目录第一节空气动力学基础第二节固定翼无人机飞行原理第三节无人直升机飞行原理第四节多旋翼无人机飞行原理二、固定翼无人机飞行原理1.升力1、翼型1）定义及几何参数机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面，是指沿平行于无人机对称平