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1、飛行器空氣動(dòng)力學(xué)課件 北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院 流體力學(xué)研究所 2005年 2月 飛行器空氣動(dòng)力學(xué)目錄 Aerodynamics for Aircraft 第零章 緒 論 第一章 低速翼型的氣動(dòng)特性 第二章 機(jī)翼低速氣動(dòng)特性 第三章 亞聲速翼型和機(jī)翼的氣動(dòng)特性 第四章 超聲速和跨聲速機(jī)翼的氣動(dòng)特性 主要講授翼型、機(jī)翼在低、亞聲速、跨聲速和 超聲速繞流時(shí)的空氣動(dòng)力特性的分析和計(jì)算方 法以及所需的基本理論。 介紹飛行器空氣動(dòng)力學(xué)中的最主要的理論，闡述 飛行器中各主要?dú)鈩?dòng)部件相關(guān)參數(shù)對(duì)飛行器氣 動(dòng)特性的影響，并對(duì)目前廣泛使用的一些空氣 動(dòng)力數(shù)值解法作簡(jiǎn)單的介紹。 內(nèi)容簡(jiǎn)介 基本要求 1、

2、必須按時(shí)聽(tīng)課，上課認(rèn)真聽(tīng)講 2、堅(jiān)持考勤制度，有事必須請(qǐng)假 3、按時(shí)獨(dú)立完成作業(yè) 4、必須按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)課、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 0章 緒 論 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 0.3 轟炸機(jī)的發(fā)展 0.4 運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展 0.5 直升機(jī)的發(fā)展 0.6 特種飛行器的發(fā)展 0.7 空氣動(dòng)力學(xué)的分類與研究方法 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 最初人類向往飛行是從模仿鳥(niǎo)類飛行開(kāi)始的。但是由于 鳥(niǎo)類飛行機(jī)理的復(fù)雜性，至今未能對(duì) 撲翼機(jī) 模仿成功。 而真正促使人們遨游天空的，也許是受中國(guó)風(fēng)箏的啟發(fā) ，在航空之父凱利的科學(xué)理論指導(dǎo)下，將動(dòng)力和升力面 分開(kāi)考慮，而發(fā)明的 固定翼 飛機(jī)。 1903年

3、12月 17日，世界上第一架有動(dòng)力、可操縱的飛機(jī) 由美國(guó)萊特兄弟駕駛試飛成功。 飛行者 1號(hào) 的起飛重量 僅僅 360kg，勉強(qiáng)能栽一個(gè)人飛離地面，速度比汽車還 慢，只有 48km/h，最成功一次飛行只有 59秒，距離 260m 。但是就這么一架不起眼的小飛機(jī)翻開(kāi)了人類航空史上 的重要一頁(yè)，從此指出飛機(jī)成功發(fā)展的正確道路，讓人 類進(jìn)入新的航空文明時(shí)代。 萊特兄弟的飛行者 1號(hào) Wilbur Wright （ 18671912） Oville Wright （ 18711948） 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 1909年 7月 25日，法國(guó)航空先驅(qū)路易斯布萊奧駕駛他設(shè) 計(jì)的 XI型飛機(jī)，以 37分鐘

4、的時(shí)間第一次成功地 飛越英 吉利海峽 。 1927年 5月，林白完成 跨越大西洋 飛行。被列為世界三 大飛行壯舉。 XI型飛機(jī) 1923年 1月 9日，西班牙工程師 J.切爾瓦研制的 C-4型 旋 翼機(jī) 在馬德里近郊試飛成功。 1936年 6月，德國(guó)由?？酥鞒盅兄频?Fw.61試飛成功， 開(kāi)辟了直升機(jī)造福人類的道路。 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) C-4型旋翼機(jī) 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)占航空的時(shí)期 第一次世界大戰(zhàn)后 ， 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)成為飛機(jī)的動(dòng) 力設(shè)備 ， 但由于當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力小 ， 飛機(jī)的飛行 速度小 ， 因此當(dāng)時(shí)要解決的主要問(wèn)題仍然是飛機(jī)的 升力 。 多數(shù)采用 雙翼機(jī)或三翼機(jī) 。 要提高飛機(jī)的速度 ，

5、需提高動(dòng)力 （ 發(fā)動(dòng)機(jī) ） 、 減少阻力 （ 飛機(jī)氣動(dòng)布局 ） ， 解決拉力和阻力的矛 盾 ， 除增大發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力外 ， 還需改善飛機(jī)的氣動(dòng) 布局以減少阻力 。 由于雙翼機(jī)阻力大 （ 立柱 ） ， 對(duì) 提高速度不利 。 于是從上世紀(jì)二十年代后期 ， 雙翼 機(jī)逐漸被單翼機(jī)取代 。 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)：雙翼機(jī)最大飛行速度接近 300km/h ；單翼機(jī)飛行速度范圍 300 750km/h（ 最大記錄 755.1km/h） 。 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)辟了航空航天的新紀(jì)元 當(dāng)飛機(jī)的速度接近聲速時(shí) ， 出現(xiàn)了阻力劇增的現(xiàn) 象 ， 稱為 “ 聲障 ” 。 由于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳推進(jìn)難以提供足夠的推

6、力來(lái)克服 “ 聲障 ” ， 為此提出渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 。 1939年 8月 ， 德國(guó)研制出第一架噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī) （ He 178） ， 標(biāo)志著噴氣時(shí)代的到來(lái) 。 隨后美 、 英 、 蘇先后發(fā)展了裝有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的 戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī) 。 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 1947年 10月，美國(guó) X-1突破聲障 ，打開(kāi) 超聲速飛 行 的大門。 1959年美國(guó)試飛的 X-15， 突破熱障 ，讓人類有了 高超聲速 飛行的自由。 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) ：?jiǎn)我?機(jī)飛行 速度范圍 900 3600km/h。 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 氣球 輕于空氣的航空器 飛艇 航空器 各種飛機(jī) 固定翼航空器 滑翔機(jī) 重于空氣的航空器 旋翼航空

7、器 直升機(jī) 旋翼機(jī) 撲翼機(jī) 人造地球衛(wèi)星 （ 運(yùn)載火箭發(fā)射 ） 無(wú)人航天器 空間探測(cè)器 航天器 載人飛船 載人航天器 航天站 航天飛機(jī) 0.1 先驅(qū)飛行器的貢獻(xiàn) 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)是最重要的軍用飛機(jī)之一 。 其主要 任務(wù)是殲滅空中和地面的敵機(jī) ， 奪取制空權(quán) ， 也稱為殲 擊機(jī) 。 其特點(diǎn)是 ， 飛行速度快 ， 機(jī)動(dòng)性好 。 如果主要用于對(duì)地攻擊任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī) ， 也稱為攻擊 機(jī) （ 強(qiáng)擊機(jī) ） 或戰(zhàn)斗轟炸機(jī) 。 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 戰(zhàn)斗機(jī)起始于第一次世界大戰(zhàn)期間 ， 從最初在簡(jiǎn)陋飛 機(jī)上的目視射擊 ， 到 1918年第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí) ， 已按 用途不同分成不同類機(jī)型 。 第一次世界大

8、戰(zhàn)發(fā)生于 1914年 7月到 1918年 11月 ， 歷 時(shí) 4年 3個(gè)月 。 主要英 、 法 、 俄協(xié)約國(guó)與德 、 意大利 、 奧匈 帝國(guó)同盟國(guó)之間的戰(zhàn)爭(zhēng) ， 主要戰(zhàn)場(chǎng)在歐洲 ， 涉及 33個(gè)國(guó)家 ， 四分之三的人口 （ 15億 ） 卷入這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng) ， 最終以同盟國(guó) 失敗告終 。 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 第一次世界大戰(zhàn)名機(jī) ?？?E戰(zhàn)斗機(jī) -德國(guó) 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 斯帕德 S.XIII戰(zhàn)斗機(jī) 法國(guó) 駱駝 F.1戰(zhàn)斗機(jī) 英國(guó) （擊落敵機(jī) 1294架） 第二次世界大戰(zhàn)期間，促使軍用飛機(jī)發(fā)展迅速，參戰(zhàn)各 方均投入大量飛機(jī)。這使戰(zhàn)斗機(jī)的速度、作戰(zhàn)半徑、機(jī)

9、動(dòng)性 能、機(jī)栽設(shè)備得到明顯提高。到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，機(jī)炮、火箭， 雷達(dá)等均為戰(zhàn)斗機(jī)的配置。期末還出現(xiàn)了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī) 第二次世界大戰(zhàn)是以德國(guó) 、 意大利 、 日本為軸心的法西 斯侵略集團(tuán)與美 、 蘇 、 中等反法西斯同盟國(guó)之間的一場(chǎng)全球 性的戰(zhàn)爭(zhēng) 。 戰(zhàn)爭(zhēng)從 1939年 9月 1日德國(guó)侵略波蘭開(kāi)始 ， 到 1945 年 9月 2日日本簽署投降書(shū)為止 ， 前后經(jīng)歷六年 ， 戰(zhàn)爭(zhēng)涉及 60 多個(gè)國(guó)家 ， 五分之四的人口卷入這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng) 。 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 第二次世界大戰(zhàn)名機(jī) 噴火戰(zhàn)斗機(jī) 英國(guó) 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 拉 5/拉 7 蘇聯(lián) P-51野馬戰(zhàn)斗機(jī) 美國(guó) 0.2 戰(zhàn)斗機(jī)和攻擊機(jī)的發(fā)展 零式戰(zhàn)斗機(jī) 日本 Me.109 德國(guó)