4.第一章無人機與大氣基本知識（第五節(jié)）

1、LOGO1空氣動力學與飛行原理第一章：無人機與大氣基本知識第五節(jié)：高速氣流特性2空氣的壓縮性激波目錄頁第五節(jié)3空氣的壓縮性激波目錄頁壹4高速氣流之所以與低速氣流有如此的差別，其根本原因是空氣具有壓縮性的緣故?？諝庥捎趬毫?，溫度等條件改變而引起密度的變化叫做空氣的壓縮性。由于空氣的壓縮性會引起一系列的問題：弱擾動的傳播，高速氣流中壓力和流速隨流管截面積的變化，激波等。 在大速度情況下，氣流速度變化引起空氣密度的變化顯著增大，就會引起空氣動力發(fā)生額外的變化，甚至引起空氣動力規(guī)律的改變，這就是高速氣體特性所以區(qū)別于低速氣流根本點。與飛行速度的關系空氣的壓縮性壹飛行速度2004006008001000

2、1200空氣密度增加的百分比1.3%5.3%12.2%22.3%45.8%56.6%空氣密度隨飛行速度變化的關系5空氣本身溫度越高，越不易被壓縮。這種現(xiàn)象是空氣分子熱運動影響的結果。溫度越高，空氣分子的整運動速度越大，在外界壓力改變量相同的條件下，體積變化小，密度變化也較小、空氣壓縮性較少。氣體溫度越高，它抵抗外界壓縮的能力越強，越難壓縮?？諝饷芏仁欠袢菀鬃兓?，與溫度有很大的關系。與溫度的關系空氣的壓縮性壹上世紀為制造飛三馬赫數(shù)飛行的飛機，前蘇聯(lián)選用不銹鋼建造米格25，美國人選用鈦合金建造SR716空氣的壓縮性激波目錄貳7飛機以超音速飛行時，沿途的空氣來不及讓開，物體與空氣驟然相遇，空氣突然遭

3、受強烈壓縮，形成一個強烈的擾動。（事先無影響）擾動錐前后即受擾動空氣與尚未受到擾動的空氣之間有一個壓力、密度、溫度等參數(shù)都相差很大的分界面，這個分界面叫激波。激波貳激波簡介8由于激波前后壓力差相當大(例如，飛行速度為每小時1800公里，激波后面的壓力會比激波所壓力提高1.39大氣壓每平方米，將增大139000牛頓的空氣壓力)。當飛機以超音速的速度掠空而過時，機頭和機翼都會產(chǎn)生激波，使激波后面的空氣壓力增大很多，在激波經(jīng)過瞬間，地面將所到象炸彈爆炸般的震動聲，這就是通常所說的超音速“爆音”。激波貳激波簡介9sectionsection正激波波面與氣流方向垂直的激波，叫正激波。氣流流過正激波，壓力

4、、密度和溫度都突然引高，流速由超音速降為亞音速，但氣流方向不變在同一數(shù)下，正激波是最強的激波。正激波的形成過程：見下圖直圓管在活塞右側是無限延伸的，開始時管道中充滿靜止氣體如(a)所示，活塞向右突然作加速運動，在一段時間內(nèi)速度逐步加大到v，然后以等速v運動。活塞表面靠近的氣體依次引起微弱的擾動，這些擾動波一個個向右傳播。如(b)所示，當活塞不斷向右加速時，一道接一道的擾動波向右傳播，而且后續(xù)波的波速總是大于現(xiàn)行波的波速，所以后面的波一定能追上前面的波。如(c)所示，無數(shù)個小擾動弱波疊加在一起形成一個垂直面的壓縮波，這就是正激波。激波貳激波的種類10sectionsection正激波激波的傳播速

5、度：（1）激波向右的傳播速度，激波后氣體的運動速度則為活塞向右移動的速度 ,見圖(a)。（2）當把坐標系建立在激波面上時，激波前的氣體以速度向左流向激波，經(jīng)過激波后氣體速為,見圖 (b)。激波貳激波的種類11sectionsection斜激波波面沿氣流方向傾斜激波叫斜激波。空氣通過斜激波，壓力、密度、溫度也要突然升高，但不象通過正激波那樣強烈。流速降低，可能降為亞音速，也可能仍為超音速，通過斜激波后，氣流方向要向外轉(zhuǎn)折。激波貳激波的種類當超音速氣流流過圖中所示的凹壁面時將產(chǎn)生斜激波,氣流的速度由超音速變?yōu)閬喴羲伲伊鲃拥姆较蛞矊l(fā)生變化。壁面的轉(zhuǎn)折角為，用角標1和2分別表示波前和波后，n和t分別表示速度與激波面垂直和平行的分量，激波與波前壁面的交角稱激波角，如下圖。 12sectionsection斜激波激波貳激波的種類當超聲速流流過凸曲面或凸折面時，通道面積加大，氣流發(fā)生膨脹，而在膨脹伊始因受擾動而產(chǎn)生馬赫波。這種氣流受擾后壓強將下降，速度將增大情況下的馬赫波稱為膨脹波。膨脹波產(chǎn)生的特點：1.超聲速來流為定常二維流動,在壁面折轉(zhuǎn)處必定產(chǎn)生一扇型膨脹波組，此扇型膨脹波是有無限多的馬赫波所組成。2.經(jīng)過膨脹波組時，氣流參數(shù)是連續(xù)變化的，其速度增大，壓強、密度和溫度相應減小,流動過程為絕熱等熵的膨脹過程。 3. 氣流通過膨脹波組后，將平行于壁