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第二章 低速空气动力学基础 本章主要内容 2.1 低速空气动力学 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 增升装置的增升原理 2.1 空气流动的描述 空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基本规律。 2.1.1 流体模型化 理想流体，不考虑流体粘性的影响。 不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma0.4。 绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma0.4。 2.1.2 相对气流 运动方向 相对气流方向 自然风方向 飞机的相对气流方向与飞行速度方向相反 只要相对气流速度相同，飞机产生的空气动力就相同。 对相对气流的现实应用 直流式风洞 回流式风洞 风洞实验段及实验模型 风洞的其它功用 2.1.3 迎角 迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。 相对气流方向就是飞机速度的反方向 相对气流方向是判断迎角大小的依据 平飞中，可以通过机头高低判断迎角大小。而其他飞行状态中，则不可以采用这种判断方式。 水平飞行、上升、下降时的迎角 上升 平飞 下降 迎角探测装置 2.1.4 流线和流线谱 空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。 流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该点的切线重合。对于定常流，流线是流体微团流动的路线。 流管：由许多流线所围成的管状曲面。 流线和流线谱 流线谱是所有流线的集合。 流线和流线谱的实例 流线的特点 该曲线上每一点的流体微团速度与曲线在该点的切线重合。 流线每点上的流体微团只有一个运动方向。 流线不可能相交，不可能分叉。 流线谱的特点 流线谱的形状与流动速度无关。 物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同。 物体与相对气流的相对位置（迎角）不同，空气流过物体的流线谱不同。 气流受阻，流管扩张变粗，气流流过物体外凸处或受挤压 ，流管收缩变细。 气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。 2.1.5 连续性定理 流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相等。 质量守恒定律是连续性定理的基础。 连续性定理 1 2 A1,v1 A2,v2 则根据质量守恒定律可得： 结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。 日常的生活中的连续性定理 高楼大厦之间的对流通常比空旷地带大 2.1.6 伯努利定理 同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保持不变。 能量守恒定律是伯努力定理的基础。 伯努利定理 空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。 低速流动，热能可忽略不计；空气密度小，重力势能可忽略不计。 因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能=常值。公式表述为： 上式中第一项称为动压，第二项称为静压，第三项称为总压。 伯努利定理 深入理解动压、静压和总压 同一流线： 总压保持不变。 动压越大，静压越小。 流速为零的静压即为总压。 同一流管： 截面积大，流速小，压力大。 截面积小，流速大，压力小。 深入理解动压、静压和总压 伯努利定理适用条件 气流是连续、稳定的，即流动是定常的。 流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。 空气没有粘性，即空气为理想流体。 空气密度是不变，即空气为不可压流。 在同一条流线或同一条流管上。 2.1.7 连续性定理和伯努利定理的应用 用文邱利管测流量 文邱利管测流量 空速管测飞行速度的原理 与动压、静压相关的仪表 空速表 升降速度表 高度表 本章主要内容 2.1 空气流动的描述 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 飞机的低速空气动力特性 2.5 增升装置的增升原理 2.2 升力 升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。 2.2.1 升力的产生原理 相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？ 升力的产生原理 前方来流被机翼分为了两部分，一部分从上表面流过，一部分从下表面流过。 由连续性定理或小狗与人速度对比分析可知，流过机翼上表面的气流，比流过下表面的气流的速度更快。 升力的产生原理 上下表面出现的压力差，在垂直于（远前方）相对气流方向的分量，就是升力。 机翼升力的着力点，称为压力中心(Center of Pressure) 升力的产生原理 2.2.2 翼型的压力分布 当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 当机翼表面压强高于大气压，称为压力。 用矢量来表示压力或吸力，矢量线段长度为力的大小，方向为力的方向。 矢量表示法 驻点和最低压力点 B点，称为最低压力点，是机翼上表面负压最大的点。 A点，称为驻点，是正压最大的点，位于机翼前缘附近，该处气流流速为零。 坐