无人机基础知识入门―对飞机整体的认识

对飞机整体的认识引言固定翼飞机原理的发明乔治.克雷(GeorgeCAYLEY)于1799年提出了现代固定翼飞机的原理：1）拥有产生升力的机翼；2）拥有独立的推进机构；3）拥有用于稳定性控制的组合垂尾和平尾。Cayley他在丝绸圆盘上画出了原理图他使用的转盘风洞2飞机的发明1903年12月17日，莱特兄弟的飞机试飞成功，由此人们认为飞机是莱特兄弟发明的3飞机的各个部分4Folie5引言5航空知识介绍航空&航天大气层以内的航行活动大气层以外的航行活动空气、重力JamesWebbSpaceTelescopeA380区别问题航空飞行器有哪些？各自的飞行原理是什么？常见的航空飞行器（固定翼）由哪几部分组成？各部分的功能是什么？航空飞行器有哪些前沿研究？内容航空飞行器分类及飞行机理介绍普通固定翼飞行器布局及各部件功能介绍航空飞行器前沿研究介绍一、航空飞行器的分类及飞行机理介绍固定翼飞行器概念：狭义在飞行过程中的升力主要由与机身固定的机翼提供的飞行器。广义机翼具有将水平速度转化为竖直升力能力的飞行器。F35GlobalHawkBoeing747旋翼类飞行器概念：飞行过程中，飞行器所需升力由旋翼机构“旋转运动”提供。BoeingAH46单轴旋翼多轴旋翼DJS900Boeing&BellV22扑翼类飞行器概念：通过机翼振动与空气产生反作用力来提供飞行所需升力和拉力的飞行器。原理：牛顿第三定律[作用力与反作用力]。FestoSmartbird其它飞艇NorthropGrummanLEMV原理：改变自身密度，实现在空气中的“上、下浮动”。特点对比固定翼飞行器优点：起飞重量大、航程大、航速高。缺点：起飞条件要求高。旋翼类飞行器优点：能垂直起飞、悬停、起飞条件要求不高。缺点：航程较小、航速较慢。扑翼飞行器优点：体积小、能悬停。缺点：载重量小、航时短、航程小。其它（飞艇）优点：起飞重量大、飞行高度高、长时间滞空。缺点：体积大、操作复杂。二、普通固定翼飞行器布局及各部件功能介绍LockheedMartinF35固定翼飞行器有哪些机构构成？怎么实现飞行？固定翼飞行器飞行力学分析𝑇𝐺𝐿𝐷空气飞行器发动机地球起飞条件：𝑳𝑮向前平飞条件：𝑻𝑫𝑳=𝟏𝟐𝑪𝒍𝝆𝒔𝒗𝟐𝑫=𝟏𝟐𝑪𝒅𝝆𝒔𝒗𝟐飞机的气动布局与机翼的几何参数机翼的外形五花八门、多种多样，有平直的，有三角的，有后掠的，也有前掠的等等。然而，不论采用什么样的形状，设计者都必须使飞机具有良好的气动外形，并且使结构重量尽可能的轻。所谓良好的气动外形，是指升力大、阻力小、稳定操纵性好。三角翼后掠翼矩形翼梯形翼椭圆翼18Folie10按机翼和机身连接的相互位置分为：按机翼弦平面有无上反角分为：飞机的气动布局与机翼的几何参数19Folie11按立尾的数量分为：按机翼与平尾的相对纵向位置分为：飞机的气动布局与机翼的几何参数20Folie13美国战术运输机C-130上单翼、平直机翼、4发翼下吊布置、正常式布局飞机的气动布局与机翼的几何参数21Folie14F-22猛禽—当今世界最先进的第四代战斗机中单翼、双发、梯形翼、双立尾正常式飞机的气动布局与机翼的几何参数22Folie15喷火战斗机—英国第二次世界大战名机下单翼、椭圆形机翼、正常式布局飞机的气动布局与机翼的几何参数23Folie16B-52远程战略轰炸机（同温层堡垒）上单翼、8发翼下吊、后掠翼、正常式布局飞机的气动布局与机翼的几何参数24Folie17协和号超声速客机（Ma=2.04）双发三角形机翼布局飞机的气动布局与机翼的几何参数25Folie18A380客机远程宽身运输机下单翼、四发翼下吊、后掠翼、正常式布局飞机的气动布局与机翼的几何参数26Folie19S37前掠翼战斗机（三翼面布局）飞机的气动布局与机翼的几何参数2728战斗机：鸭翼+三角翼飞机的气动布局与机翼的几何参数Folie20一般而言：运输机----多数采用上单翼（便于装货）高亚音速客机---下单翼布局、后掠翼、正常式布局（升阻比大，运行经济，座舱噪声低，视野宽）（在机身下半部放置货物）战斗机----多数采用中或下单翼，三角翼、大后掠翼正常或鸭式布局（速度快、阻力小、机动灵活、失速迎角大）飞机的气动布局与机翼的几何参数29以下是用来衡量机翼气动外形的主要几何参数：翼展：翼展是指机翼左右翼尖之间的长度，一般用l=2b表示。翼弦：翼弦是指机翼沿机身方向的弦长。除了矩形机翼外，机翼不同地方的翼弦是不一样的，有翼根弦长b0、翼尖弦长b1。机翼面积：是指机翼在oxz平面上的投影面积，一般用S=lc表示。几何平均弦长bpj定义为lSbpj飞机的气动布局与机翼的几何参数30展弦比：翼展l和平均几何弦长bpj的比值叫做展弦比，用λ表示，其计算公式可表示为：展弦比也可以表示为翼展的平方于机翼面积的比值。展弦比越大，机翼的升力系数越大，但阻力也增大。高速飞机一般采用小展弦比的机翼。Sl2pjbl根梢比：根梢比是翼根弦长b0与翼尖弦长b1的比值，一般用η表示，10bb飞机的气动布局与机翼的几何参数31梢根比：梢根比是翼尖弦长b1与翼根弦长b0的比值，一般用ξ表示，01bb上反角(Dihedralangle)上反角是指机翼基准面和水平面的夹角，当机翼有扭转时，则是指扭转轴和水平面的夹角。当上反角为负时，就变成了下反角(Cathedralangle)。低速机翼采用一定的上反角可改善横向稳定性。飞机的气动布局与机翼的几何参数32后掠角：后掠角是指机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。后掠角又包括前缘后掠角（机翼前缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0表示）、后缘后掠角（机翼后缘与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ1表示）及1/4弦线后掠角（机翼1/4弦线与机身轴线的垂线之间的夹角，一般用χ0.25表示）。0125.0如果飞机的机翼向前掠，则后掠角就为负值，变成了前掠角。飞机的气动布局与机翼的几何参数33几何扭转角：机翼上平行于对称面的翼剖面的弦线相对于翼根翼剖面弦线的角度称为机翼的几何扭转角；如右图所示。若该翼剖面的局部迎角大于翼根翼剖面的迎角，则扭转角为正。沿展向翼剖面的局部迎角从翼根到翼梢是减少的扭转称为外洗，扭转角为负。反之成为内洗。除了几何扭转角之外还有气动扭转角，指的是平行于机翼对称面任一翼剖面的零升力线和翼根翼剖面的零升力线之间的夹角。扭xyo扭安装角：机翼安装在机身上时，翼根翼剖面弦线与机身轴线之间的夹角称为安装角。飞机的气动布局与机翼的几何参数34固定翼飞行器-尾翼平尾前后位置、数目水平尾翼[水平安定面]垂直尾翼[竖直安定面]升降舵方向舵纵向方向稳定性。横向方向稳定性。俯仰运动控制偏航运动控制正常式无尾式鸭式平尾高低位置•-上平尾-中平尾-下平尾-“T”平尾-高置平尾固定翼飞行器-起落架起落架布局前三点后三点自行车式J-10P-51HarrierJet三、航空飞行器前沿研究介绍高超速飞行器智能飞行器微小型飞行器高超声速飞行器马赫数概念：速度与当地声速的比值，是一个用于描述速度的无量纲数。高超声速飞行器飞行马赫数5以上的飞行器，“全球化”打击的产物。NACA-X43系列设计飞行马赫数：7~10DARPA-X51系列设计飞行马赫数：6~6.5，一小时内可打击全球所有目标。智能飞行器智能飞行器空中飞行的“机器人”，在没有人为干扰的情况下完成任务。智能识别自我控制X-47微小型飞行器特点USA-SwitchbladeIsrael-Robo.Butterfly