李幼蘭主編《空氣動力學和維護技術(shù)基礎(chǔ)》課件

空氣動力學基礎(chǔ)民用航空器維修基礎(chǔ)系列教材李幼蘭《空氣動力學和維護技術(shù)基礎(chǔ)》課件制作人：破曉第一章大氣物理學主要內(nèi)容：1.1大氣的重要參數(shù)1.2大氣層的構(gòu)造1.3國際標準大氣1.4氣象對飛行的影響1.1大氣的重要物理參數(shù)1.大氣密度【大氣密度】指單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量，國際單位：kg/m3

。公式表示：大氣層密度分布規(guī)律：大氣密度隨高度增加而減小，22000ft（6.7km）高度的大氣密度為海平面大氣密度的1/2。1.1大氣的重要物理參數(shù)2.大氣溫度【大氣溫度】大氣層內(nèi)空氣的冷熱程度，常用單位：攝氏溫度（

C）、華氏溫度（

F）、熱力學溫度（

K）大氣層溫度分布規(guī)律：在大約11km高度以下的大氣層內(nèi)，隨高度增加溫度下降。溫度高低表征空氣分子平均動能的大小。1.1大氣的重要物理參數(shù)3.大氣壓力【大氣壓力】大氣層內(nèi)空氣的壓強，國際單位：Pa（N/m2）。大氣層壓強分布規(guī)律：在大氣層內(nèi)，隨高度增加壓強減小。大氣壓強產(chǎn)生原因：1）空氣重力；2）空氣分子不規(guī)則的熱運動；1.1大氣的重要物理參數(shù)4.黏性【黏性】黏性是流體的固有屬性，當流體內(nèi)相鄰兩層之間流速不同，或流體與物體間發(fā)生相對運動時，兩流層接觸面上或流體和物體接觸面上便發(fā)生相互牽扯的力，這種特性就是流體黏性。【牛頓黏性定律】黏性切應(yīng)力與兩層流體間的相對速度成正比，與兩層流體間距離成反比，即：1.1大氣的重要物理參數(shù)—μ為動力黏性系數(shù)(或黏性系數(shù))，量綱為kg/(m?s)；S為接觸面面積所以，流體黏性力為：滿足牛頓粘性定律的稱為牛頓流體（水、空氣），不滿足的為非牛頓流體（水銀、血液）。黏性系數(shù)隨溫度變化規(guī)律：流體黏性變化原因：氣體產(chǎn)生黏性，主要是氣體分子不規(guī)則運動造成各流層之間的動量交換；而液體產(chǎn)生黏性，主要是液體分子間的分子力作用。沒有黏性的流體稱為理想流體。1.1大氣的重要物理參數(shù)1.1大氣的重要物理參數(shù)5.壓縮性【壓縮性】一定量的空氣，在壓力或溫度變化時，其體積和密度也發(fā)生改變的特性稱為壓縮性；而抵抗壓縮變形的特性稱為彈性。壓縮性系數(shù)：為單位壓強差所產(chǎn)生的單位比體積增量：體積彈性模量：為壓強增量與單位比體積增量之比：整個課程課件花了作者近1個月時間，請大家支持原創(chuàng)！！您的支持是我為大家提供更好服務(wù)的動力源泉完整課件：請加微信號：JX_DXT1.1大氣的重要物理參數(shù)6.聲速（音速）【聲速】小擾動在介質(zhì)中的傳播速度。國際單位：m/s在該介質(zhì)中彈性模量越大，該介質(zhì)就越不易壓縮，聲速越大，因此聲速大小可以看成是介質(zhì)可壓縮性大小的一個指標。1.1大氣的重要物理參數(shù)在絕熱可逆（等熵）過程：在大氣層中，隨高度的增加，大氣溫度下降，聲速也隨之降低。1.1大氣的重要物理參數(shù)7.濕度【濕度】大氣的潮濕程度稱為濕度，常用相對濕度表示?！鞠鄬穸取恐复髿庵兴魵獾牧颗c同溫度下大氣中所能含有的水蒸氣最大量之比。當相對濕度為100%時，說明當下大氣中水蒸氣處于飽和狀態(tài)?！韭饵c溫度】大氣的相對濕度為100%時的溫度。濕度越大，空氣的密度就越小，飛機的起飛距離就越長。1.2大氣層的構(gòu)造大氣層分五層：對流層，平流層（同溫層），中間層，電離層，散逸層1.對流層：由地面到距地面約11km范圍，赤道處高約17km，兩極處低約7～8km特點：1）大氣質(zhì)量的3/4和全部水蒸氣集中在這一層；

2）氣象最為復雜，有：云、雨、雪、雹等現(xiàn)象；

3）有水平方向和鉛垂方向陣風；

4）物理參數(shù)（壓強、密度、溫度、聲速）隨高度增加而降低。1.2大氣層的構(gòu)造2.平流層（同溫層）：由對流層頂部到距地面約50km范圍特點：1）平流層下半部分（對流層頂部到距地面約20km），大氣溫度不隨高度變化，常年平均值為-56.5C；然后隨高度增加溫度上升，到平流層頂部溫度在0C左右；

2）沒有空氣對流引起的鉛垂方向的風，只有水平方向的風，而且風向穩(wěn)定；

3）無云、雨、雪、雹等現(xiàn)象，能見度好，氣流平穩(wěn)，空氣阻力小。1.2大氣層的構(gòu)造3.中間層：由平流層頂部到距地面約80km范圍。特點：1）空氣十分稀?。?/p>

2）溫度隨高度增加而下降，空氣在鉛垂方向有強烈運動。4.電離層：由中間層頂部到距地面約800km范圍。特點：1）空氣十分稀薄而且處于高度電離狀態(tài)，氮氣、氧氣分子電離成為離子和自由電子，能吸收無線電波；1.2大氣層的構(gòu)造2）由于空氣電離釋放熱量，這一層溫度很高，且隨高度增加溫度上升；

3）由于空氣密度極小，聲波無法傳播。5.散逸層：大氣最外層特點：地心引力很小，大氣分子不斷向星際空間逃逸；1.3國際標準大氣（ISA）1.3.1國際標準大氣制定原因?qū)嶋H大氣層隨地理位置、高度、季節(jié)、時間不同而不同，而人類各種飛行活動與實驗要比較，所以需要一個標準大氣作為基準。1.3.2國際標準大氣模型1）大氣是靜止的、相對濕度為零的、潔凈的完全氣體：2）以海平面作為計算高度起點：

h=0km，=1.225kg/m3，p=101325Pa，T=15C，a=340.29m/sh=0-11km:h=12-20km:1.4氣象對飛行活動的影響1.4.1陣風對飛機飛行的影響【陣風】大氣層中空氣短時間強烈運動產(chǎn)生的擾動稱為陣風；陣風可分水平陣風、垂直陣風、側(cè)向陣風?！舅疥囷L】從飛機前面或從飛機后面吹來的與飛機飛行方向平行的陣風稱為水平陣風。水平陣風對飛機飛行性能的影響：會突然改變飛機相對氣流的速度，會使飛機升力突然變大或突然減小，使飛機產(chǎn)生顛簸?！敬怪标囷L】由下向上或由上向下吹來的垂直方向的陣風稱為垂直陣風。垂直陣風對飛機飛行性能的影響：不但會突然改變飛機相對氣流的速度，還會改變飛機迎角；由下向上的垂直陣風使飛機相對氣流速度突然增大，迎角也突然增大；由上向下的垂直陣風使飛機相對氣流速度突然減小，迎角也突然減小；因此垂直陣風對飛機飛行性能影響比水平陣風大。遇到由下向上的垂直陣風時，飛機如是大迎角小速度飛行，應(yīng)減小迎角，增大速度；如是小迎角大速度飛行，可適當減小速度，增大迎角【側(cè)向陣風】由飛機側(cè)面吹來的陣風稱為側(cè)向陣風。側(cè)向陣風對飛機飛行性能的影響：破壞飛機側(cè)向氣動力的平衡，造成飛機左右搖晃，擺頭，可通過方向舵和副翼控制。1.4.2風場對飛機起飛著陸性能的影響風場對飛機起飛著陸性能影響較大：1）當沿跑道方向有風時，飛機一般應(yīng)逆風起飛或著陸；2）當在垂直跑道方向有風時，飛機起飛離地后在空中一般采用改變航向的方法進行修正；在著陸時，一般采用側(cè)滑著陸；3）強烈低空風切變對起飛、著陸的飛機危害極大。1.4.3云對飛機飛行的影響【積雨云】溫度下降使云中所含水蒸氣達到飽和狀態(tài)而形成積雨云。云對飛行影響：

1）機場上空云層過低，會影響飛行員目測著陸；2）飛機穿過積雨云時，會受到閃電、冰雹的襲擊，而且會遭遇風切