简明空气动力学-1.0

第一章流体力学基础1.流体：液体与气体不能保持固定的形状，富有流动性。2.气体的状态参数密度—单位体积所含的气体质量。比重—单位体积的气体重量。比容—单位质量气体的体积，即密度的倒数。压强—作用于单位面积上的法向力。3.气体的热力学性质热力学物质体系：用热力学去处理的客体和周围环境其他物体划分开的一个任意形态的物质体系。物系和外界的关系：既无物质交换，又无能量交换，称为隔绝体系；无物质交换，但有能量交换，称为封闭体系；有物质交换，又有能量交换，称为开放体系。4.压缩性：一定质量流体在压强P改变时其体积可以改变的性质。流体的压缩性可以用体积弹性模数E衡量：ρρddPE=（体积弹性模数：使单位体积相对变化量或密度相对变化量等于1时所需的压强增量。）E越大，表示流体越不易压缩。E的大小与流体种类有关，对于气体还和温度有关。5.黏性系数µ：µ越大，则摩擦力越大，即黏性越大。黏性系数与气体种类有关，也与温度有关，随温度升高而增加，与压强基本无关。6.作用在流体上的力：表面力和质量力。7.流线：在任一瞬时，在流场中都可以画出一系列曲线，是曲线上每点的切线方向与该点的速度方向重合。对于定常流而言，这种流线不随时间变化，流线即流体质点的运动轨迹。对于非定常流而言，流线随时间而变，因为流线是按每一瞬时的速度分布画出的，流线不是流体微团的运动轨迹。8.流管：有流线组成的管子，管子壁面由流线组成。9.理想流体：无黏性的流体。10.等熵流：沿流线熵不变。（不同流线上的熵可能不同）11.均熵流：不仅沿流线熵不变，而且各条流线上的熵都相同。12.可压流：在流动中流体微团的密度是变化的，也就是说在流场中密度为变量，则称这种流动为可压流。13.不可压流：在流动中流体微团的密度保持不变，也就是说在流场中密度为常数，则称这种流动为不可压流。14.流体力学的基本方程可压不可压定常非定常有黏无黏质量方程（连续性方程）√√√√√动量方程（欧拉方程）√√√√伯努利方程√√√15.定常均熵流（定常理想绝热流）的伯努利方程：16.气流总参数：总压：总温：总密度：17.计算题：P27例题18.马赫数：速度与音速的比值。（对于不可压流M=0）19.来流马赫数：无穷远前方来流速度∞V与该处的音速∞a的比值，一般用∞M表示。飞行马赫数：飞机飞行速度（真空速）V与飞行高度上的音速a的比值。局部马赫数：在流场中各点的速度、压强、温度互不相同，各点的音速也不相同，任一点速度与该点的音速比值就是该点的M数，显然流场中各点M不同。20.临界马赫数：当飞行器表面上minP点的1max=M时的飞行速度就是临界飞行速度，相应的飞行M数即临界飞行M数。（α增加，crM减小）21.马赫锥：马赫锥是受扰气流与为受扰气流的分界面，气流经过马赫锥面后参数才会发生微小变化。马赫锥也称马赫波、微弱扰动边界波，马赫波可以是压缩波也可以是膨胀波。22.马赫角：MVa1sin==ΦΦ的大小取决于飞行M数或来流∞M数，只有在超音速流M1是才有马赫锥，M越大,Φ越小，锥越细长。23.正激波：从相对运动来看，气流以超音速垂直流过这道波，经过波以后压强、密度、温度突跃式增大，速度突然减小，可以证明波后12M。正激波前后的气流分别是均熵流，经过正激波后总温不变，但熵增大，总压和总密度减少，经过正激波后气流方向不变。24.斜激波：超音速理想气流流过二维的内折壁面且当折角不大时，会在转折点处产生一道平面斜激波。斜激波之前的气流为均直流，是均能均熵流，流过斜激波后沿各条流线总温不变，熵增大，总压、总密度减小。斜激波后仍是超音速流。25.雷诺数：惯性力与黏性力的比值。uLV∞∞=ρRe雷诺数越大表示黏性影响越小。26.附面层（边界层）：紧贴物面、速度梯度（沿物面法向速度变化率）很大以致黏性力影响显著的这一薄层。附面层之外的流动视为无黏流动或理想流动27.附面层特点：a.附面层的厚度随流向距离的增长而增加，随雷诺数的增加而减少。B.在附面层沿物面法向压强不变，物面上各点的压强就等于沿法线在附面层边界上对应点的压强。28.附面层的类型：A.层流附面层：在附面层内流体是一层一层成层流的，各层流体之间没有流体微团的窜动，各层互不混淆。（薄）B.紊流附面层：在附面层内各层流体之间有流体微团的窜动，各层发生混淆。上层速度减小，下层速度增加。（厚）29.影响层流附面层转捩为紊流附面层的因素：层流附面层内在的不稳定性、物面上的压力分布、表面光洁度。逆压梯度、表面不光洁会促使层流附面层转捩为紊流附面层。第二章飞机的空气动力1.后缘：翼型上下表面在后部的交点。2.前缘：以后缘为圆心画圆弧和翼型头部相切的切点。3.翼弦：前、后缘的连线。其长度叫弦长。4.中线：翼型各内切圆圆心的连线，也叫中弧线。5.最大厚度:翼型最大内切圆的直径。6.相对厚度：最大厚度和弦长的比值。7.最大厚度位置：翼型最大厚度到前缘的距离。8.弯度：中线到翼弦的最大垂直距离即最大弧高。9.相对弯度：弯度和弦长的比值。10.最大弯度位置：翼型最大弯度到前缘的距离。11.后缘角：在后缘处上下表面切线的夹角。12.迎角：翼弦和无穷远来流速度的夹角。13.焦点：翼弦上距前缘1/4弦长的点。14.翼展：机翼左右翼尖之间的直线距离。15.机翼面积：机翼在平面内的投影面积。16.焦点线：机翼各剖面焦点的连线。17.后掠角：焦点线在平面的投影与直线的夹角。18.几何平均弦长：和所给机翼的面积、翼展相同的矩形机翼的弦长。19.气动平均弦长：过半个机翼的面积中心的弦长。20.展弦比：翼展和几何平均弦长之比。21.根尖比：翼根弦长与翼尖弦长之比。22.不可压流中机翼上的压力分布23.零升弦：当∞V平行于它来流时翼型的升力刚好为零。24.零升迎角：零升弦和翼弦的夹角，即升力为零时的迎角。25.气动扭转：机翼各剖面的零升弦不在一个平面内。26.几何扭转：机翼各剖面的翼弦不在一个平面内。27.失速迎角stα：使升力系数取最大值的迎角称失速迎角；零升迎角：使升力系数为零的迎角。对于正弯度翼型，零升迎角一般为负。28.流动相似准则：几何相似、马赫数相同、雷诺数相同。P4729.翼型的压力分布：30.附面层分离：黏性流体（如空气）流过物体表面（如机翼表面）时，在物面上会产生附面层，一般开始一段为层流边界层，在最小压强点附近转捩为紊流边界层。在小迎角时，边界层内的气流都是沿物面向后流的，当迎角增大时附面层会在某点脱开物面并形成倒流，这种现象称为附面层分离。翼尖剖面先出现分离。31.推迟翼尖分离：a.翼尖部分向下几何扭转减少迎角；b.上翼面安装翼刀，阻止附面层内的横向流动；c.上翼面安装涡流发生器或采用前缘锯齿，在上翼面产生涡流，把附面层外的高速气流卷到附面层内，增大附面层内气流速度，也阻隔了附面层内的展向流动；d.加装翼尖小翼。32.LC的影响因素：A.机翼剖面形状和平面形状：高速飞机→小弯度、小厚度翼型，小展弦比、大后掠角机翼。B.飞机构形C.马赫数M：马赫数越大，最大升力系数越小，失速迎角越小；同时，抖动升力系数和抖动迎角也越小。D.黏性：雷诺数越大，失速迎角越大，最大升力系数越大。雷诺数越大，附面层越薄，附面层分离的越晚，即在更大的迎角下才分离，从而使失速迎角和最大升力系数越大。33.焦点（气动中心）：即1/4弦长点。压力中心：气动力合力的作用点。正弯度翼型，压力中心在焦点之后，迎角增大时，压力中心前移。34.废阻力：摩擦阻力：由于空气黏性造成，摩擦阻力与附面层是层流还是紊流有关，紊流附面层大。减阻方法：a.层流翼型；b.吹出附面层；c.保持表面光洁，减小迎风面积。压差阻力：来源于飞机前后压力差的阻力，它也是由黏性造成的。随迎角的增大而增大。干扰阻力：部件组合之后气流相互干扰引起的。采用下单翼布局，由于接合造成的流管截面缩、扩变化更大，所以干扰阻力将更大；相反，如采用上单翼布局，由于下翼面基本是顺压流动，接合造成的流管截面的变化对下翼面的流动影响不大，干扰阻力较小。波阻：飞行马赫数大于临界马赫数，流场中出现激波之后出现的阻力。35.诱导阻力：不论有无黏性，只要产生升力就有诱导阻力。升力越大，诱导阻力越大；展弦比越大，诱导阻力越小。翼尖涡：飞机飞过后它所产生的翼尖涡会保持一段时间，由于黏性作用，气团的旋转越来越弱并向外扩散，最后消失。飞机越大越重，它所产生的翼尖涡越强，影响范围越大越远。如果后面的飞机正好在两个翼尖涡之间的下洗区内，则后机的有效迎角减小、升力减小，飞机会掉高度；对于起飞来说，后机就会晚离地，可能会造成冲出跑道或越障高度偏低的后果。如果后面的飞机在一侧的翼尖涡附近，则后机的一个机翼由于受到上洗气流作用升力增大，而另一个机翼受到下洗气流作用升力减小，造成急剧滚转。36.阻力发散马赫数：1.0=dMdCD时的马赫数，高速飞行需要提高阻力发散马赫数，故采用超临界翼型。37.增升原理：A.改变翼型弯度：放下和收回襟翼。B.控制附面层：一是在分离点之前，通过一条横向向后开的窄缝喷出高能气体，来提高附面层内空气的流动速度；二是通过分离点之后的一条横向向前开的窄缝，把附面层底部的低能空气吸入翼内。C.动力增升38.飞机极曲线：在DLCC−平面上针对一定雷诺数Re画出的以M数为参数的表示DC和LC关系的曲线。39.极曲线的基本特性：40.升阻比：同一迎角下升力与阻力的比值。41.性质角：极曲线上任意一点和原点的连线和横轴的夹角。即K=θtan第三章飞行理论1.飞机重力：飞机机体以及飞机上所装载的所有设备、燃油、货物、乘员等重量之和。2.飞机重心的位置：常以重心在平均空气动力弦上投影至前缘距离WX和平均空气动力弦长Ab之比的百分数来表示。3.定常飞行：飞机处于平衡的飞行状态，速度的大小和方向都不会发生变化。（匀速巡航、等速爬升、等速下滑）4.载荷系数：升力与飞机重力之比，即WLy/=η。机动过载和阵风过载。5.平飞所需速度：保持飞机平飞所需的升力，飞机飞行的速度。21/W2）（平飞SCvLρ=。6.最大平飞速度：最大平飞速度一般指在发动机满油门状态下，飞机做水平直线飞行时所能达到的最高稳定平飞速度。受发动机可用推力和飞机结构限制。7.最小平飞速度：是飞机维持水平飞行的最低稳定速度。受到最大升力系数和发动机可用推力的限制。8.飞行包线：以飞行高度、飞行速度、载荷系数等飞行参数为坐标，以飞行的各种限制条件（最大飞行速度、最小飞行速度、最大过载、最小过载）为界限，将飞机飞行时可能出现的飞行参数的各种组合情况用一条封闭的曲线包围起来。9.巡航速度：每千米耗油量最小的飞行速度，即达到最大航程的飞行速度。航程：飞机在无风和不加油的条件下，连续飞行耗尽可用燃油时的飞行距离。航时：飞机耗尽可用燃油时，能持续飞行的时间。10.起飞：地面滑跑加速、拉起离地、空中加速爬升。离地速度：飞机起飞滑跑时，当升力正好等于飞机重量时的瞬时速度。11.着陆：下滑、拉平、平飞减速、飘落、滑跑。12.五边飞行：离场边、侧风边、下风边、底边、进场边。13.水平转弯：飞机在水平面内连续改变飞行方向的曲线运动，正常的水平转弯是一种无侧滑、匀速的圆周运动，飞机飞行高度也不发生变化。14.侧滑：飞机沿机体坐标轴Z轴方向的移动。飞机对称面与相对来流之间的夹角叫侧滑角。气流从转弯飞机的内测吹来叫内侧滑；气流从转弯飞机的外测吹来叫外侧滑。第四章飞机的稳定性和操纵性1.飞机的空间姿态：俯仰角：上仰为正；偏航角：左偏为正；滚转角：右滚转为正。2.纵向稳定性与纵向操纵性纵向稳定性：绕横轴的俯仰稳定性；对飞机纵向力矩起主要作用的是机翼、水平尾翼的气动升力和发动机推力；纵向上反角：机翼安装角与水平尾翼安装角之差，水平尾翼安装角一般为负值；全集焦点：由于迎角的改变而引起的飞机气动升力增量的作用点（气动中心）；纵向静稳定裕量：全机焦点与重心之间的距离0−=WFFXXK；影响飞机纵向静稳定性的因素：1握杆飞行与松杆飞行2飞机的实用重心3飞机焦点位置的变化（马赫数、水平尾翼、飞机构型、弹性间隙）影响飞机纵向动稳定性的因素：俯仰阻尼力矩，主要由水平尾翼产生。纵向扰动运动的