飞行原理于风洞实验.docVIP

实验一、飞行原理实验 （一） 实验目的 1． 熟悉风洞的功用和典型构造； 2． 通过烟风洞实验观察模型的气流流动情况； 3． 通过低速风洞的吹风实验了解升力与迎角、相对速度之间的关系； 4． 通过对不同的飞机模型进行吹风实验掌握飞机的稳定性和操纵性。 （二） 实验内容 1． 观察翼型模型或飞机模型在烟风洞中的气流流动情况； 2． 观察飞机模型的迎角大小和相对速度对升力的影响规律； 3． 观察飞机模型在受到扰动失衡之后如何自动恢复到平衡状态； 4． 观察飞机模型通过操纵设备来改变飞机的哪些飞行状态。 （三） 实验设备 实验设备主要包括：直流式低速风洞、烟风洞、以及各种不同类型的飞机吹风模型教具。如图1-1所示是烟风洞构造示意图。烟风洞也是一种低速风洞，主要用于形象地显示出环绕实验模型的气流流动的情况，使观察者可以清晰地看出模型的流线谱，或拍摄出流线谱的照片。 1-发烟器；2-管道；3-梳状管；4-实验段；5-沉淀槽；6-烟量开关； 7-烟速调整纽；8-模型迎角调整纽；9-发烟器及照明开关 图1-1 烟风洞构造示意图 烟风洞一般由风洞本体、发烟器、风扇电动机和照明设备等组成。风洞的剖面呈矩形，为闭口直流式。烟从发烟器1产生，沿管道2流向梳状管3（很多并列的细管），烟雾通过梳状管形成一条条细的流线，流线流过实验段4时，就可以观察气流流过模型时的流动情况。烟雾流过实验段后流人沉淀槽5，最后流到风洞的外面。发烟器底部装有电加热器，把注入的矿油点燃而发烟。为了看得更清楚或方便摄影，风洞实验段后壁常漆成黑色，并用管状的电灯来照明。 如图1-2所示是一种简单的直流式风洞的构造示意图。风洞的人造风是由风扇旋转式产生的，风扇由电动机带动，调整电动机的转速，可以改变风洞中气流的流速。 1-电动机；2-风扇；3-防护网；4-支架；5-模型；6-铜丝网；7-整流格； 8-天平；9-空速管；10-空速表；11-收敛段；12-实验段；13-扩散段 图1-2 直流式低速风洞 直流式低速风洞的工作过程如下：电动机1驱动风扇2转动产生人造风，人造风首先通过收敛段11，使气流收缩，速度增大。气流通过整流格，使涡流减小，并在实验段的进口处达到希望的流速，然后再以平稳的速度通过实验段12。飞机或机翼模型就放在实验段的支架4上进行实验。气流从实验段流过扩散段13，使流速降低，能量的损失减小。最后气流通过防护网3流出风洞之外。 进行风洞实验还需要一些精密的仪器设备，如测量模型上的空气动力大小的天平8、测量气流速度的空速表10和空速管9，以及温度汁、气压计和湿度计等，另外，还需要模型表面压力分布的压力计、数据采集和处理设备以及控制风洞运行的其他设备等。 （四） 实验步骤、方法及数据记录 1． 实验步骤（以直流低速风洞为例） （1） 连上电源线（电源接头在设备背部），接通操作面板上的电源开关（按绿色按钮）； （2） 首先转动电压调整罗盘至零位，然后打开电压和电流开关，观察电压表和电流表指示是否正常； （3） 确认电压表和电流表正常后，将需要实验的翼型模型或飞机模型放置在实验段，并固定好； （4） 转动电压调整罗盘，逐渐提高电动机功率（功率不高于140）； （5） 达到所要求的实验风速后，对翼型模型或飞机模型进行相应的操作，观察实验现象并记录实验结果； （6） 将电压调整罗盘调整至零位，电压和电流开关，关闭操作面板上的电源开关（按红色按钮），关闭电源，并将翼型模型或飞机模型放回原处。 2． 实验方法 （1） 将飞机模型或翼型模型置于实验段的固定位置，调整电动机功率，使实验段气流达到预定风速。 （2） 分别测量在某几个迎角（取a=15 o,20 o,25 o,30 o）时升力系数Cx、阻力系数Cy和升阻比K=Cx/Cy的大小。并将测量数据记录于下表。 迎角a 15o 20 o 25 o 30 o 升力系数Cx 阻力系数Cy 升阻比K=Cx/Cy 3． 实验数据记录 （1）记录实验时翼型模型或飞机模型的迎角的角度； （2）记录实验时电动机功率的大小和气流的流速； （3）记录实验现象或实验结果。 （五） 思考题 1． 风洞实验有何作用？ 答：风洞实验的作用：是利用人造气流来进行飞机空气动力实验测试。风洞是发展航空航天事业的关键设备，风洞实验是研制飞行器的先行官 ，决定一架飞机或其他飞行器的飞行性能，如速度、高度等，除飞机重量、发动机推力等要素外，最重要的因素是作用于飞机的空气动力。空气动力主要决定于飞机的外形。在设计和研制飞机时，首先是设计其外形，由此就可以确定作用于飞机的空气动力并推算飞行性能。但是，这个工作只能做在最前，不能在飞机造出来以后。故风洞试验主要用于确定飞机空气动力的实验测试。 2． 影响飞机升力的因素有