航空航天概论第一、二章

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1、航空航天概论复习资料绪论 1 航空：在地球周围稠密大气层内的航行活动。 航天：在大气层以外的近地空间，行星际空间，行星际附近以及恒星及空间的航行活 动。 联系：地面发射的航天器或当航天器返回地面时，都要穿过大气层特别是水平起降的 航天飞机，其起飞和降落过程均与飞机极为相似，就与航空航天的特点，因此航空与 航天不仅是紧密联系的而且有时是难以区分的。 2 飞行器的概念：在地球大气层内或大气层外的空间飞行的器械统称。 分类：航空器、航天器、火箭、导弹。 3 航空器：在大气层内飞行的飞行器。分为轻于空气的航天器（气球、飞艇）和重于空 气 的航天器（飞机滑翔机、直升机、旋翼机） 。 航天器：在大气层外飞

2、行的飞行器。分为无人航天器（人造地球卫星、空间探测器） 和载人航天器（载人飞船、航天站、航天飞机） 。 导弹：依靠制导系统控制器飞行轨迹的飞行武器（弹道式导弹、巡航导弹、可高机动 飞行的导弹、地空导弹、空空导弹） 。 火箭：靠火箭发动机（化学、核、电）提供推动力的飞行器。 （无控火箭弹、探空火箭、 远载火箭） 。 4 轻于空气的航天器：10 世纪初中国“孔明灯” 。18 世纪末法国蒙哥尔费兄弟热气球。1783 年 10 月 15 日罗奇埃和达尔郎特，热气球 1000m 高度 12min 飞行 12km。 重于空气的航天器：1903 年 12 月 17 日莱特兄弟， “飞行者”1 号飞行 4 次

3、。 火箭导弹：1942 年纳粹德国 V-2 火箭，发射第一个以火箭发动机为动力的弹道导弹。航天：1957 年 10 月 4 日，苏联发射第一个人造卫星。1969 年 7 月 16 日，美国航天员第一次登上月球。 大气层 对流层：高度上升气温下降，空气对流运动明显。 平流层：高度上升气温开始不变略升高20km-30km 以上急升，气流平稳，能见 度好 中间层：高度上升气温下降，空气有相当剧烈的垂直方向运动。 热层：高度上升气温上升，空气处于高度电离状态。 散逸层：空气稀薄，空气分子不断向星际空间逃逸。 6.飞行环境： 自然环境-真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流行体。 诱导环境失重、振

4、动、冲击、感应磁场。地球空间环境：高层大气、电离层、磁层。标准大气：为了在进行航空器设计，试验和分析时所用的大气物理参数固定而建立的一 个统一的标准。 1 问：什么是压差阻力？（低亚音速气流） 答：由于记忆有一定厚度分布，由伯努力方程可得沿翼面的压力是不同的。当作用在 机翼前缘的压力大于作用在后缘的压力，即产生一个阻力，称为压差阻力。 2 问：什么是压差阻力？（超音速气流） 答：超音速气流作用在机翼前缘将产生激波，在机翼后缘也将产生激波，但作用在机翼前缘的压力将大于作用在机翼后缘所受压力，将出现很大的阻力压差阻力 （激波阻力） 3 问：升力与迎角的关系，升力与俯仰力矩的关系。答：当迎角在上变化

5、时，增大则升力增大，减小则升力减小，但是max, 0当时升力急剧下降。max升力越大，仰俯力矩急剧下降。 4 零升阻力的定义及组成？ 答：没有自升力的阻力，主要由摩擦阻力，压差阻力和干扰阻力等组成。 低压气流在管道内的流动变化（密度几乎不变）管道收缩时，A A ，连续方程 VA=V A =V A ，知 V2V （流速增加） ；又由2122111伯努力方程知 P P （静压减小） ；反之当管道扩张时，A A （流速减小） ，2121P P P （静压增加） 。215 问：亚声速气流在收缩管道中的流速如何？ 答：由于横截面积的减小引起的速度增加要比横截面积减小引起的密度减小相对要 快些。在收缩管中

6、 V2V ，静压下降 PP ，密度减小，而且流体的温度也下降，121T T ，声速下降，C C ，MM2121216 问：亚声速气流在扩张管中的流动状态将如何？答：V2V ， P P ，T T ，C C 而 MM1212121217 问：超声速气流在扩张管和收缩管中的流动状态如何？答：收缩管中：A A ，V2V ，P P ，T T ，C C ，而 211212121MM。21扩张管中：A A ， V2V ， P P ， T T ， C C ，而 211212121MM1。218 问：流体流过正激波时参数变化？答：在超声速气流中产生的正激波是一个很强的压缩波。超声速气流流过它时，V2V， P P

7、 ，T T ，C C 而 MM1212121219问：质量流量的概念？答：流体的横截面积为 A，流体的密度为，在横截面的流速为 V，那么单位时间流 过的流体的体积为 AV，成为流体的体积流量，单位时间流过横截面的流体的质量为 AV，成为质量流量。 第二章 1相对运动原理，飞机等速平飞的条件。飞机以速度 V做水平直线飞行时，作用在飞机上的空气动力大小与远前方的空气以速度 V流向静止不动的飞机时所产生的空气动力应完全相等。从飞机所受的力和力矩平衡的条件来看，应当满足作用在飞机上的升力 L（空气动力在 垂直于飞行方向上的分量）必须和飞机的重力 G 相平衡以维持飞行高度不变；飞 机喷气发动机产生的推力

8、为 F 必须和作用在飞机上的阻力 D（空气动力在平行于飞行高度方向上的分量）相平衡以维持飞机的平飞速度 V不变；为保持住飞机的飞行姿态（飞机的起角不变）绕飞机重心的俯仰力矩 M 还必须等于零。 2连续介质的假设。连续介质不是由分子所组成的，而是由连续介质构成的。 3流体的可压缩性：当压力或者温度变化时流体的改变自己体积或者密度的性质，也称 弹性。流体与声速的关系：流体的可压缩性越大，声速越小；可压缩性越小，声速越大。气体状态方程：=。R 为气体状态参数，当 P=1.013210 a 时，空气的186.8J/Kg.K。5粘性与摩擦的关系：摩擦有两种，外摩擦和内摩擦，一个固体在另一个固体上滑动时

9、产生的摩擦叫外摩擦，同一种流体相邻流动层间产生滑动时产生的摩擦叫内摩擦。理想流体：不考虑粘性作用的流体。流动马赫数：a= V/ C其中 V是远前方来流的速度，是飞行高度上大气的声速。飞行速度划分：a0.3 低速飞行；0.3a0.85 亚声速；0.85a1.3 跨声速；a1.3 超声速；a5.0 高超声速。流动雷诺数 ：Rc=PVL/u, 惯性力粘性力( PU) L /(uv)，22 P，V分别为飞行高度上大气的密度和动力粘度系数；是飞机的一个特征值；Rc通常为飞机机身长度。Rc越小，空气粘性的作用越大；Rc越大，空气粘性的作用越小。 定常流以及非定常流：在流体流动的空间（流场）的任何一点处，如

10、流体微团的速 度，密度和压力等随时间变化，成为非定常流，反之，则称为定常流。 流线：在流体流动的流场中绘制出的线条，在每一条流线的各个分点上，它的切线 就是该点初流体微团的流动速度方向。 5 低速气流绕翼型流动的情况：流动图画中包括主流区、附面层流动和尾迹区，流场大 部分把区可用流线谱来描述，成为主流区，流体的粘性作用很小，理论研究中可把流体当做理想流体来处理，在贴近翼面很薄的一层流体中存在很大的横向速度梯度。这 个流体区成为附面层。沿翼型的上下翼面都有附面层，而且从前向后它的厚度一直增 加，沿上下翼面向后流去的附面层在翼型的尾部回合形成尾迹区，再向后流走。6 连续方程：P V A =P V

11、A =P V A 111222333不可压缩流体：V A =V A = V A112233实质：质量守恒，通过流管各截面的质量流量必须相等。 7 不可压缩流体的伯努力方程。 8 消除附面分离的措施。 9 超音速飞机的阻力组成。 零升阻力：包括摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力。摩擦阻力：由于飞机表面与气流的摩擦产生，提高表面质量以减小摩擦阻力。压差阻力：由于飞机前驻点初压力为总压，机体尾部气体压力小于总压前后有压力 差的存在产生的阻力。用尾锥整流减小突出物可降压差阻力。干扰阻力：由于飞机阻力和各部件阻力的差值是由飞机各部件相互干扰产生的。使 用整流蒙皮和综合考虑各部件位置差，可减小干扰阻力。 诱导阻

12、力空气动力分量，飞机升力是空气动力的竖直分量，空气动力的向后分量可产生阻力。诱导阻力：由翼稍绕流产生尾涡面干扰机翼上表面流场产生诱导阻力。增大机翼展 弦比可有效降低诱导阻力，翼稍小翼也可减小诱导阻力。 激波阻力流场中气体流速超过超音速时可产生激波，飞机通过激波时由于激波层密度比周围 气体大可产生阻力。后掠翼、三角翼可有效延缓激波的产生。 10减小压差阻力，干扰阻力，诱导阻力，激波阻力的措施。 11襟翼的作用：放下襟翼可相当于增加机翼攻角，襟翼是飞机的增升装置。 12飞机的布局型和隐身飞机尾翼位置决定的布局 正常式：尾翼在机翼之后无尾式：无尾翼鸭式：舵面在机翼之前三翼面式：鸭翼置于机翼前，尾翼置

13、于机翼后机翼位置决定的布局：上单翼、下单翼、中单翼。垂直的位置布局：单垂翼、双垂翼、V 型翼。翼与机身夹角：上反角、下反角、无上反角。隐身飞机：大后掠角，小展弦比，下单翼，多面体后构机身，菱形机翼，进气口格栅。13亚音速飞机与超音速飞机相比：展长大于机长，大展弦比，大梢根比，大长细比，相 对厚度大，后掠角小。 14临界马赫数：流场中一点达到音速时流场的马赫数称临界马赫数。 15热障的消除方法：改用新型耐热材料可改善在严重气动加热条件下的机体强度、刚度 要求。 16最小平飞速度是在某一个高度上维持平飞的最小速度。静升限：不可再爬升，但是可以维持平飞高度。航程：在载油最大时以巡航速度飞行的最大距离

14、。巡航速度：发动机油耗最小时的飞行高度。起飞距离：飞机从静止到离地 25 米时所通过的距离 17歼击机灵敏性与操纵性的关系：灵敏性是飞机影响操纵的能力，操纵性是飞行员通过 操纵航面而改变飞行状态的能力。 18增大方向稳定性和横向稳定性的措施：增大方向稳定性可增大垂尾面积。增大横向稳 定性可增大平尾面积。 19驾驶杆和脚蹬与升降舵副翼方向舵间的操纵关系。驾驶杆前推：升降舵前端上升，后端下降，飞机俯冲。后拉：升降舵反向运动，飞机爬升左打：副翼左升右降，向左滚转右打：副翼右升左降，向右滚转驾驶杆左打、蹬左舵：副翼左升右降，飞机向左偏转右打、蹬右舵：飞机向右偏航。 20扰流片的作用：扰流片打开可扰动机翼表面流场，减小机翼升力，是一个减升装置。 21涡流发生器的作用：涡流器可在机翼上表面产生涡流，增加涡升力是一种增升装置。 22尖头尖尾薄翼型：三角型翼、变后掠翼、边条翼、鸭式布局飞机的几何特长、它与低 亚音速飞机比较：展弦比小、梢根比小、细长比大、后掠角大。23直升飞机前飞操纵：通过周期性操纵使旋翼面向前倾斜实现前飞。