2023年飛行力學知識點

最大飛行速度：飛機在某高度上以特定的重量和一定的發(fā)動機工作狀態(tài)進行等速水平直線飛行所能達成的最大速度稱為飛機在該高度上的最大平飛速度，各個高度上的最大平飛速度中的最大值，稱為飛機的最大平飛速度。最小平飛速度：指飛機在一定高度上能作定直平飛的最小速度實用靜升限：飛機以特定的重量和給定的發(fā)動機工作狀態(tài)做等速直線平飛時,還具有最大上升率為5（ｍ/s)或０.5（m/s)的飛行高度。理論靜升限：飛機以特定的質(zhì)量和給定的發(fā)動機工作狀態(tài)可以保持等速直線平飛的飛行高度，也就是上升率等于零的飛行高度飛機的航程:飛機攜帶的有效載荷在標準大氣及無風情況下，沿預定航線飛行,耗盡其可用燃油所通過的水平距離（涉及上升和下滑的水平距離）。飛機的航時：飛機攜帶的有效載荷在標準大氣及無風條件下按照預定航線飛行，耗盡其可用燃油所能連續(xù)的飛行時間。飛機的過載：作用在飛機上的氣動力和發(fā)動機推力的合力與飛機重力之比，稱為過載。上升率：飛機以特定的重量和給定的發(fā)動機工作狀態(tài)進行等速直線上升時在單位時間內(nèi)上升的高度，也稱上升垂直速度。定常運動：運動參數(shù)不隨時間而改變的運動。飛機的平飛需用推力:飛機在某一高度以一定的速度進行等速直線平飛所需要的發(fā)動機推力鉸鏈力矩：作用在舵面上的氣動力對舵面轉(zhuǎn)軸的力矩，稱為鉸鏈力矩最短上升時間:以最大上升率保持最快上升速度上升到預定高度所需要的時間小時耗油率：飛機飛行一小時發(fā)動機所消耗的燃油質(zhì)量公里耗油率:飛機飛行一公里發(fā)動機所消耗的燃油質(zhì)量飛機的最大活動半徑：飛機由機場出發(fā),飛到目的上空完畢一定任務后，再飛回原機場合能達成的最遠距離。飛機的焦點:當迎角變化時，氣動力對該點的力矩始終保持不變，這樣的特殊點稱為機翼的焦點尾旋:當飛機迎角超過臨界迎角時,飛機同時繞三個機體軸旋轉(zhuǎn)并沿小半徑的螺旋軌跡急劇下降的運動升降舵平衡曲線：在滿足力矩平衡(Mz＝0)條件下，升降舵偏角與飛機升力系數(shù)之間的關系極曲線:反映飛行器阻力系數(shù)與升力系數(shù)之間的關系的曲線機體坐標系：平行于機身軸線或機翼的平均氣動原點,位于飛機的質(zhì)心；Ｏxb軸在飛機的對稱面內(nèi)，弦線指向前；Ozb軸也在對稱面內(nèi),垂直于Oxb軸,指向下;Oyｂ軸垂直于對稱面，指向右。(書上版：是固聯(lián)于飛機并隨飛機運動的一種動坐標系。它的原點O位于飛機的質(zhì)心;Oｘt軸與翼弦或機身軸線平行，指向機頭為正;Ｏyt軸位于飛機對稱面內(nèi)，垂直于Oxt軸，指向上方為正；Ｏzt軸垂直飛機對稱面,指向右翼為正。）翼載荷:飛機重力與及面積的比值縱向靜穩(wěn)定力矩：由迎角引起的那部分俯仰力矩稱之為縱向靜穩(wěn)定力矩航向靜穩(wěn)定性：飛行器在平衡狀態(tài)下受到外界非對稱干擾而產(chǎn)生側滑時,在駕駛員不加操縱的條件下，飛行器具有減小側滑角的趨勢１.作用在飛機上的外力重要有飛機重力G、空氣動力Ｒ、發(fā)動機推力P2.飛機的過載分為切向過載nx、法向過載ny組成３．飛機的著陸過程可分為：下滑、拉平、平飛減速、飄落、地面滑跑。４.對于具有靜穩(wěn)定性的飛機來說,當焦點位置一定,飛機質(zhì)心向前移動,其靜穩(wěn)定性則增強；向后移動,靜穩(wěn)定性則減弱。5.在定常曲線飛行中,衡量飛機機動性的指標單位過載舵偏角δＺny、單位過載桿力增量PZny。6．升降舵下偏、舵偏角為正;升降舵上偏,舵偏角為負。7.影響飛機縱向靜穩(wěn)定性的重要部件:機翼、機身、水平尾翼8.機翼的后掠角增大,則飛機的橫向靜穩(wěn)定性增大9．在飛機的性能計算中，通常將飛機阻力分為零升阻力和升致阻力10.根據(jù)飛機的飛行轉(zhuǎn)臺不同，渦輪噴氣發(fā)動機的工作狀態(tài)涉及加力狀態(tài)、最大狀態(tài)、額定狀態(tài)、巡航狀態(tài)、慢車狀態(tài)。1１．飛機躍升分為進入躍升、躍升直線段、改出躍升。12.飛行力學重要研究內(nèi)容涉及飛行性能和穩(wěn)定性和操縱性１3.飛機的機動性是指飛機改變速度、高度以及方向的能力14.通常飛機的俯沖過程可以分為:進入俯沖、俯沖直線、改出俯沖。15.對于具有一定過載靜穩(wěn)定性的飛機,縱向擾動運動可分為短周期模態(tài)和長周期模態(tài)。１6.飛機的升力由機翼、機身、平尾和舵面產(chǎn)生。簡述最大升阻比Kmaｘ隨Ｍ數(shù)的變化規(guī)律并繪圖,解釋其變化因素答:小Ｍ數(shù)時,Kmａx基本不變；在跨音速區(qū)，由于Cｘ0劇增，使Kmax顯著減??；在超音速區(qū)，Ｍ數(shù)增長時,A值和Cｘ0值幾乎保持同一比例而按相反方向變化,使兩者乘積基本保持不變,使Ｋmax變化不大。飛機設計師為提高在亞音速范圍的飛機性能,通常采用哪些措施？答：減小Cxｏ；增大展弦比λ;較小的后掠角ｘ;盡也許采用高升阻比的布局型式。采用哪些措施可以改善飛機的航程和航時答：從氣動布局上提高飛機的升阻比；盡量運用飛機內(nèi)部空間攜帶更多的燃油;運用外部大氣環(huán)境,如采用順風飛行。影響飛機進行正常盤旋時要考慮的三種限制因素答:飛機結構強度和剛度以及人的生理條件對最大過載的限制；從飛行安全角度考慮受允許升力系數(shù)的限制;發(fā)動機最大可用推力的限制。簡述飛機的氣流坐標系（涉及Ｘ、Y、Z軸及相關角度)答:氣流坐標系原點位于飛機的質(zhì)心；ox軸始終指向飛機的空速方向;oy軸位于飛機的對稱面內(nèi),垂直于ｏｘ軸，指向上方為正；oｚ軸垂直于飛機對稱面，指向右翼為正簡述飛機的機體坐標系(涉及X、Ｙ、Z軸以及相關角度)答：機體坐標系原點位于飛機的質(zhì)心；Oｘ軸與翼弦或機身軸線平行,指向機頭為正;Oy軸位于飛機的對稱面內(nèi),指向上方為正；Oz軸垂直于飛機對稱面，指向右翼為正。氣流坐標系和風軸系之間的夾角涉及迎角和側滑角。7.簡述差動副翼及其意義答：差動副翼是一邊副翼的上偏角大于另一邊副翼的下偏角。采用差動副翼，目的加大型阻去平衡增大的升致阻力，從而使偏航力矩為零，提高副翼操縱效能。航跡坐標系答：飛機質(zhì)心為原點，Oxh軸始終指向飛機的地速方向，Oyh軸則位于包含Oyh軸的鉛垂面內(nèi)，垂直于Oｘh軸,指向上為正,Oｚｈ軸垂直于OxｈOyｈ平面,指向右翼為正9.簡述在第一平飛范圍內(nèi)，飛機的速度變化與駕駛員的操作之間的關系。答：在第一平飛范圍內(nèi),若飛機由低速平飛改為高速平飛，減小增大飛機的迎角和增大飛機的推力,駕駛員應前推駕駛桿和油門;若飛機由高速平飛改為低速平飛，增大增大飛機的迎角和減小飛機的推力，駕駛員應后拉駕駛桿和油門。試敘述基本飛行性能計算時的假設條件。答:假定地球為平面大地；飛機為抱負剛體；假定大氣為靜止的標準大氣飛機的最大允許升力系數(shù)重要受那些因素的限制答:飛機的迎角，飛機的馬赫數(shù),平尾極限偏轉(zhuǎn)角,抖動升力系數(shù)Ｃydd飛機定直平飛的最小速度受到那些因素的限制?而最大速度又受到哪些因素的限制?答:最大升力系數(shù),抖動升力系數(shù)，平尾偏角，發(fā)動機可用推力,結構最大允許氣動載荷，最大承受溫度。試分析靜推重比Ｐky／Ｇ及翼載荷Ｇ/S對飛機起落性能（基本飛行性能)的影響答:G/Ｓ越大。Vｌｄ越大，起落性能越差，必須設法減小重量G,不僅可以減少Ｖｌd和Vjd。并且可使機輪對地面的摩擦力減小。是起飛時加速快,縮短起飛滑跑距離;飛機的Pky/G越大,起飛過程中的加速力越大，可以在較短的路程上達成離地速度，從而縮短起飛滑跑距離。為提高飛機的Kｍax,對亞音速飛機和超音速飛機在氣動布局上各采用哪些措施答：亞音速：大展弦比,較大的相對厚度,小后掠角，小根梢比超音速：小展弦比，較小的相對厚度，大后掠角，變后掠機翼和邊條機翼升致阻力系數(shù)因子A隨Ｍ變化規(guī)律答:亞音速時,Ａ與機翼有效展弦λｙx成反比，當Ｍ>Miｊ,A將隨M增大而增大；大約Ｍ＞1時，對于鈍頭機翼，A值增長不多,在超音速前緣下，A=1/Cαy≈(）/4隨M增長,A大體與成正比增大;若機翼前緣不帶彎度且為鋒利前緣，則Ａ=1/Cαy（整個M內(nèi)）縱向運動與橫航向運動分開分析需要滿足那些條件？(推導飛機運動方程時的假設條件）答:小擾動;飛機有一個縱向?qū)ΨQ面,（氣動外形和質(zhì)量分布均對稱），且略卻飛機內(nèi)部轉(zhuǎn)動部件的影響;未擾動運動為對稱定常直線飛行，即飛機僅在于鉛錘平面相重合的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)等速直線飛行說明飛機在跨音速區(qū)域飛行時產(chǎn)生“自動俯沖”的現(xiàn)象及因素?(圖）答:現(xiàn)象：假定駕駛員在A點作定常直線飛行,相應的平衡舵偏角再為φA，由于外界擾動使速度增長到B點,此時偏角并沒有變化,仍然保持φＡ,可這個值對B點平衡而言不夠大，向上偏角太小，因而在飛機上作用有不平衡的低頭力矩,使飛機轉(zhuǎn)入俯沖而進一步增長它的速度,到“C”點為正,由速度不穩(wěn)定而引起的下俯現(xiàn)象,稱“自動俯沖”。因素：空氣壓縮性對焦點位置和力矩系數(shù)的影響,使飛機失去了速度靜穩(wěn)定性。從概念上說明mzwz與mｚα有何區(qū)別及產(chǎn)生因素答：縱向阻尼導數(shù)ｍzwz：由俯仰角速度Wz引起的縱向力矩洗流時差導數(shù)mzα：α引起的氣動力或力矩重要是由于平尾洗流時差作用產(chǎn)生說明Xｊd和（Xjｄ)sg的物理含義,假如質(zhì)心位置處在兩者之間，即（Xｊd)sg<XG<Xｊd,則對飛機的操縱性有何影響答：Xjd握桿激動點:相稱于定常曲線運動中,迎角變化產(chǎn)生的升力增量△Y（α）=△nyG與角速度Ｗz產(chǎn)生的升力增量△Yｐw（ｗｚ)的合力作用點（Xjd）sg松桿機動點:當質(zhì)心與該點重合時，為了使飛機增長法向過載并不需要額外地施力于駕駛桿為獲得正△nｙ，駕駛員向后拉桿，正常操縱(δzny<０)駕駛員向后拉桿,過載減小,△ny＜0，反操縱（Pzｎｙ>0）怎么判別飛機是否具有航向靜穩(wěn)定性？（橫向）影響航向靜穩(wěn)定性的重要因素是什么?答：myＢ<0,則飛機具有航向靜穩(wěn)定性;mｘB<0,則飛機具有橫向靜穩(wěn)定性航:(垂尾）myBcw垂尾的航向靜穩(wěn)定導數(shù)，垂尾的面積橫：(機翼)上反角Ψ，部件干擾如何提高副翼操縱效能ｍxδx?答：改善橫向:在機翼上表面安裝擾流板,在副翼前緣之前安裝渦流發(fā)生器;縱向:在機翼表面安裝翼刀,采用鋸齒形前緣,采用差動副翼,增長抗扭剛度。試分析飛機橫航向擾動中三種典型模態(tài)特性答:１．滾轉(zhuǎn)模態(tài)：在擾動運動的初期,重要是大的負實根起作用，飛機滾轉(zhuǎn)角速度及滾轉(zhuǎn)角迅速變化,而其他的參數(shù)變化很小。2.荷蘭滾模態(tài):在滾轉(zhuǎn)阻尼運動基本結束后,共軛復根的作用變得十分明顯,重要表現(xiàn)為各個參數(shù)都隨時間按震蕩方式周期性的變化。飛機一方面來回滾轉(zhuǎn)，一方面左右偏航,同時待有側滑。3．螺旋模態(tài)：到了擾動運動的后期,重要是小實根起作用,此時各參數(shù)變化都很小，因而作用于飛機上的側力和橫航向力矩也很小,結果使運動參數(shù)表現(xiàn)為單調(diào)而緩慢的變化,使飛機的飛行高度減少,飛機將沿著近似螺旋線的航跡緩慢的盤旋下降。簡述兩種典型模態(tài)/簡述縱向擾動運動的典型模態(tài)/簡述飛機受擾動后縱向的典型模態(tài)答:在擾動運動的最初階段，重要特性是以迎角和角速度變化為代表的短周期運動，飛行速度基本保持不變;而在擾動的后一階段，重要特性是以速度和航跡角變化為代表的長周期運動,飛機迎角保持不變試說明飛機縱向擾動運動中出現(xiàn)兩種典型模態(tài)的物理成因:答:當飛機受到外界干擾后，飛機上產(chǎn)生的靜穩(wěn)定力矩,必然引起較大的繞Ｏz軸的角加速度，從而使飛機的迎角和俯仰角迅速變化,當迎角的增量從正值變?yōu)樨撝禃r,又產(chǎn)生相反方向的靜穩(wěn)定力矩，使飛機向相反方向轉(zhuǎn)動,于是便形成了迎角和俯仰角的短周期震蕩運動;由于飛機的質(zhì)量一般都比較大,而起恢復和阻尼作用的氣動力Yv△V及Xcv△?V相對地比較小,所以這一變化過程進行地非常緩慢,使飛行速度和航跡傾斜角隨時間的變化呈長周期運動的起伏形式。２5.分析對縱向變化模態(tài)影響較大的氣動導數(shù):Cｍ、Cｍq、Cm26.說明衡量升降舵偏轉(zhuǎn)操縱的飛機響應特性的常用參數(shù)：迎角,俯仰角，俯仰角速度ｑ,速度v高度H27.簡述飛行狀態(tài)和飛行員操縱的關系(改變駕駛桿和油門對飛機的影響）答:若駕駛員前推駕駛桿，不動油門,則通過一短暫時間后，速度由Ｖ1增大到V2,飛機將以V2的速度下滑，后拉則與此相反。若駕駛員只推油門桿,不前推駕駛桿,則通過一短暫時間后，飛機將以原速上升，后拉則與此相反。即只動駕駛桿不動油門,可以改變航跡傾斜角θ;只動油門而不動駕駛桿，可以改變航跡傾斜角,飛行速度保持不變簡述飛機的蹬舵反傾斜現(xiàn)象蹬舵的效果與所需要的傾斜相反，即飛機在低空高速飛行時,由于在大氣壓下所需的平飛Cy較小