航空概论2-18 高速飞行概述.ppt

高速飞行概述 主要内容 主要内容 ★ 高速气流特性 ★ 高速飞行的空气动力 ★ 高速飞行的外形特点 ★ 超音速飞行的“音爆”和“热障”   第五节高速飞行概述 一.高速气流特性 (一)空气的压缩性 空气流过机翼时,机翼周围空气的密度要发生变 化，这是由于压力变化所引起的。  在低速飞行中，机翼周围的空气因压力变化所 引起的空气密度变化量很小，其影响可以忽略不计。 但在高速飞行中这种密度变化量很大，就不能忽 略。 大速度情况下，气流速度变化引起空气密度变化 量显著增大，必将引起空气动力额外变化，甚至导 致空气流动规律的改变。这是高速气流特性区别于 低速气流的根本点。  （二）音波·音速·马赫数 1.音波:弱扰动波 (1)音叉的一個尖端被敲击产生了振动. (2)用锤击鼓引起鼓膜振动. 介质运动方向与波动前进方向平行者叫纵波，垂直者叫 橫波。 想想看，音波是哪一种呢？ 此种波动距发音源愈远，效果愈弱。 音波传入人的耳膜，耳膜振动，再由中耳传入內耳听神 经，再传给大脑，我们就听见了声音。 静止水面若有雨滴或小的落石打下，我们会看到由落点 处向外传出一圈圈的凹凸不平的同心圆纹，称为水波。如有 落叶或物体浮于水面，此物体会隨著水纹的凹凸作上下运动， 但不会随水波向外前进，它的运动方式代表了水波中水分子 的运动方向。此种介质运动方向与波动前进方向垂直者叫橫 波。与音波不同，音波是纵波。  2.音速 弱扰动波传播的速度叫音速. 音速与传播音波的介质有关. 介质越难压缩,音速就越大.因此,音速在金属中 传播远比在水中快. 音速在空气中传播时与空气压缩性密切相关. 音速的快慢取决于空气是否容易压缩,而空气是 否容易压缩又取决于空气温度,因此,音速的大小也 就取决于空气温度的高低. 在对流层范围内,音速随高度增加而减小,因为 高度增加气温降低.  3.弱扰动波的传播 飞机在空气中飞行时，前端对空气产生扰动， 这个扰动以扰动波的形式以音速传播， 当飞机的速度小于音速时，扰动波的传播速 度大于飞机前进速度，因此它的传播方式为四面 八方；而当物体以音速或超音速运动时，扰动波的 传播速度等于或小于飞机前进速度，这样，后续时 间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起，形成较 强的波，空气遭到强烈的压缩，而形成了激波。 空气在通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的 阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量 来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由 消耗的动能而来。 下面我们来分析一下弱扰动波的传播情况　　1.飞机的飞行速度等于零（V=0）　　　扰动空气形成的弱扰动波是以０为圆心的同心　　圆传播．　　2.飞机的飞行速度小于音速（Va）　　　扰动波一方面不断扩大，一方面不断前进．　　３．飞机的飞行速度等于音速（V=a）　　　弱扰动波的一边波面始终相切，不可能使前面　　发生任何变化，而只能对其后的空气发生影响．　　４．飞机的飞行速度大于音速（Va）　　　　弱扰动波一面前进，　　一面扩大，弱扰动所能　　影响的范围局限于两条　　切线 所夹的范围之内． 　结论：　　　弱扰动在亚音速和超音速飞行　时的传播情形是不同的．　　　在亚音速时，飞机整个空间逐　渐都能传播扰动．　　　在超音速时，被扰动的范围只　限于弱扰动锥内，弱扰动锥以外的　气流不受扰动的影响．飞行速度比　音速大得越多，扰动波向前传播越　困难，这个范围也越小． ４.马赫数（M数）　　　马赫数，也称“马氏数”、“M－数”，因奥地　利物理学家马赫而得名。飞行器在空气中的运动速　度与该高度远前方未受扰动的空气中的音速的比值，　称飞行马赫数。　　　气流速度与音速的比值，称气流马赫数。　　　如果流场中的各点速度不同，那么某一点的流　速与该点音速的比值称为当地马赫数（局部马赫数）。　　　马赫数越大，介质的压缩性的影响越显著。　　　当飞行器当地马赫数M