南航-飞行力学-复习-2014

南京航空航天大学《飞行力学》复习011110301仅供参考考试题目类型•一、解释题(每小题4分，24分)•二、是非题(每小题2分，10分)•三、简述题(每小题5分，25分)•四、计算题(四题)•总分=考试分数x70%+平时分数x30%–平时分数=作业+实验基础知识•升力特性)(0LLCC基本知识•阻力特性-极曲线•升阻比200LDDiDDACCCCCDLCCKoptLoptCK.max,,基本知识•发动机特性(推力、耗油率)–高度特性在发动机转速和飞行速度一定时，发动机推力和耗油率随飞行高度变化的关系。–速度特性在给定调节规律下，高度和转速一定时，发动机推力和耗油率随飞行速度或Ma的变化关系–油门特性在给定调节规律下，高度和速度一定时，发动机推力和耗油率随转速的变化关系。基础知识•坐标系地面轴系机体轴系气流轴系航迹轴系，(无风时),aa()a(,)共63页71.地面坐标系ggggzyxogo：地面上任意选定的某一固定点。ggxo：指向地平面某一任意选定方向。ggzo：按右手定则确定，垂直平面。ggyo：铅垂向下。特点：忽略地球自转和质心的曲线运动,可看作惯性坐标系。1.3常用坐标轴系及其转换1.3.1常用坐标轴系gggzxoground与地面坐标系对应，还存在“牵连地面坐标系”。共63页82.机体坐标系bbbzyoxo：飞机质心。box：在飞机对称平面内，沿结构纵轴指向前。一般与翼弦或机身轴线平行。boy：垂直飞机对称面，指向右翼为正。boz：位于飞机对称面，垂直Oxb轴，向下为正。特点：与地面坐标系的角位置确定了飞机空中姿态。body共63页93.气流坐标系aaazyoxo：飞机质心。aox：始终指向飞机的空速方向。aoy：按右手定则确定。aoz：位于飞机对称面，垂直Oxa轴，向下为正。特点：升力、阻力、侧力在此坐标系内定义。air有的教科书上又称风轴系，用Oxwywzw表示。共63页104.航迹坐标系kkkzyoxo：飞机质心。kox：始终指向飞机的地速方向。koy：垂直平面，按右手定则确定。koz：位于包含Oxk轴的铅垂面，垂直Oxk轴,向下为正。kkzox特点：质心动力学方程常在该坐标系下书写。kinetic基础知识•质心运动方程•在航迹坐标系下投影•在体轴系下投影FVtVm)(飞行性能-平飞•简单推力法：用可用推力和需用推力曲线图来确定飞机飞行性能的方法•需用推力曲线及影响因素飞机在一定高度、一定速度作定常平飞时，所需要的发动机推力，称为定常平飞需用推力。cossinLWTDW(,)RTfHV平飞需用推力曲线只是H和V的函数，随高度增加向右移动最大速度最小速度最优速度飞行包线：定常平飞的速度高度边界MaH2max212aaRDDTTTCVSVCSLL.aL.aL.aCCaCCWVVCSmin2理论静升限Hmax.a：特定重量、构形、发动机状态(最大、加力、全加力)下，飞机能够定直平飞的最大高度，此时Vv.max=0.实用静升限Hmax.s特定重量、构形、发动机状态下，对应于Vv.max=5m/s(超音速飞机)或0.5m/s(亚音速飞机)的飞行高度。飞行性能-爬升•陡升飞行速度飞机以最大上升角飞行时对应的速度。Vr•快升飞行速度飞机按每个高度的最大上升率Vv.max上升时，与其相对应的飞行速度。Vqc（＞Vr）理论静升限Hmax.a：特定重量、构形、发动机状态(最大、加力、全加力)下，飞机能够定直平飞的最大高度，此时Vv.max=0.实用静升限Hmax.s特定重量、构形、发动机状态下，对应于Vv.max=5m/s(超音速飞机)或0.5m/s(亚音速飞机)的飞行高度。动升限飞行性能-平飞范围的划分•有利飞行速度-I，II飞行区域H第II平飞范围第I平飞范围Ma(H)MaHmax飞行性能-续航性能•航程：飞机携带有效载荷，在标准大气和无风情况下，沿预定航线耗尽其可用燃油所经过的水平距离。•航时：飞机携带有效载荷，在标准大气和无风情况下，沿预定航线耗尽其可用燃油所能持续飞行的时间。•耗油率、发动机单位时间产生单位推力所消耗的燃油质量•小时耗油量、飞机飞行1小时发动机所消耗的燃油质量(kg/h)•千米耗油量飞机相对地面飞行1公里所消耗的燃油质量(kg/km)等高等速巡航久航速度小于远航速度，久航高度小于远航高度。飞行中需逐渐推杆收油门。在等高等速巡航时，为满足平衡条件，发动机转速和升阻比都随重量不断变化，发动机和气动效率不能始终处于最佳状态。变高等速巡航最优巡航为按等速定油门稳杆方式巡航飞行性能-续航性能WxΔWWx-ΔWWrW1W2r1=r2作战半径飞机由机场出发，飞到目标上空完成一定任务后再返回原机场所能达到的最远距离。续航性能影响因素分析风对航时没有影响顺风航程大一些对活动半径影响较小，且与风向无关飞行性能-起降性能•起飞过程、性能、改善方式飞机从起飞线开始滑跑，离地并爬升到机场上空安全高度的这一加速过程称为起飞。空中段水平距离d2和时间t2地面滑跑距离d1和时间t1•着陆过程、性能、改善方式下坡有利于起飞，逆风有利于减小地速，机场高度增加，温度增加不利。增升装置，前缘缝翼，襟翼，附面层控制，推力矢量控制中止起飞飞行性能-起降性能决策速度V1是指多发动机飞机,在起飞滑跑过程中，使继续起飞与中断起飞所需距离相等时的临界发动机失效速度.平衡场地长度Lbf为继续起飞所需距离dct等于中断起飞所需距离dat时的场地长度，即右图中交点对应的距离。即继续起飞所需距离dct曲线与中断起飞所需距离dat曲线交点所对应的速度.重量影响飞行性能-机动性•过载概念作用在飞机上除重力之外的合外力与飞机重量之比。又称载荷因子。•平飞加减速衡量飞机改变速度大小的能力，即速度机动性。增大推重比，提高升阻比，可改善加速性能；相反，则可改善减速性能。•跃升：衡量飞机由动能换取势能、迅速获取高度优势的能力，即高度机动性。动升限：通过跃升可以达到的最大高度WTAWNn俯冲衡量飞机由势能换取动能、迅速降低高度增加速度的能力，即速度机动性正常盘旋：无侧滑的定常盘旋。（定常盘旋:运动参数不随时间变化的盘旋。）限制条件：1.过载增加受到飞机结构强度和人的生理条件限制2.最大许用升力系数限制3.发动机特性限制WLnWLnyzsincosWLnnnzyn22cos1nnnn1sin2sin2LVgWRsin12nnVg122nngVVRt22122nngV22tVngn12Map与推力特性有关的几个特征速度(随H，则Map，且渐趋于不变)Ta.maxMaopt(随H，则Maopt)1)TR.min2)Kmax3)Rt.max4)Mat.maxMa(可能有两个，一般Ma1Maopt，Ma2Map)1)max2)TmaxMaqc(可能有两个，MaqclMa1，Maqc2Ma2)1)Vv.max2)(VT)maxMaR.max(TR/V)min(随H，则MaR.max，MaR.maxMat.max)Mamin.TT=0，左交点MamaxT=0，右交点运动方程•全量方程(12阶)•配平•线化(过程、目的)BuAXXuXfX,将采用“小扰动法”对非线性微分方程组进行线化，以便解析求解，并从中归纳出具有普遍意义的规律，确定飞行品质指标，作为飞行器设计的指南。不仅可以将非线性方程线化，而且可以对线化后的方程进行降维并分为纵向和横航向运动.飞行器纵向特性•基本方程emmqmmmeqeeCqCCCCMqMMqBUAXX0静稳定静操纵平衡机动飞行器纵向静稳定性•静稳定性：飞机处于定常直线飞行的平衡状态，受到外界瞬时扰动作用后，不经驾驶员的干预，有自动恢复到原来力矩平衡状态的趋势，则称飞机具有纵向静稳定性。•定速静稳定性：飞机处于定常直线飞行的平衡状态，受到外界瞬时扰动作用后，速度不变，迎角变化。若不经驾驶员干预，飞机具有自动恢复到原来力矩平衡状态迎角（或过载）的趋势，则称飞机具有定速静稳定性(或过载静稳定性).•定载静稳定性飞机在受到扰动后的运动过程中，不仅迎角变化，飞行速度也会发生变化，为此引入速度静稳定性的概念。•各部件提供的静稳定性–机翼、机身、平尾、鸭翼、发动机机翼：正常式（平尾在后）飞机单独机翼的焦点在飞机质心前面（亚音速时），为纵向静不稳定；超音速时焦点后移。翼身组合体零升力矩更小，机身使飞机焦点前移。平尾：使全机零升力矩增加，保证正迎角下的安全飞行。平尾对纵向起静稳定作用发动机：发动机的法向力使焦点前移，起不稳定作用。•压心、焦点、重心，及其与定速静稳定性的关系0,0LmmCCCaccgLmxxCCLLmmmCCCCC0握杆中性点稳定裕度影响因素（重心、速度、气弹）重心：当焦点位置一定时，质心往前移动，静稳定性则增大；质心往后移动，静稳定性则减小。气弹：后机身弹性变形，平尾的迎角减小，升力减小，平尾引起的焦点后移量减小。使全机焦点前移，飞机的纵向静稳定性减小。自动俯冲现象飞机在跨声速范围内出现速度静不稳定，从而产生“自动俯冲”现象。飞机在跨音速范围飞行时，出现反操纵现象。主要原因：由于空气压缩性的影响，使飞机焦点位置急剧后移所致。飞行器纵向静操纵性（舵面偏度）•平衡公式Cm=0•正常操纵、反操纵0**emmLLemCCCCC)(),(*MaCeLe平衡曲线0,0VCeLe与静稳定性息息相关铰链力矩及松杆静稳定性•铰链力矩：作用在操纵面上的空气动力对操纵面铰链轴所产生的力矩。飞行速度愈大，升降舵面积愈大，铰链力矩愈大。•松杆情况基本方程•松杆静稳定性00emmmLmeLCCCCCC...0heheheeheeCCCC....()()1[(1)]temmmffLLLhecgacmLfheCCCCCCCxxCCC松杆中性点飞行器纵向静操纵性（杆力）•正常操纵、反常操纵•与松杆静稳定性关系0,0VPCPeLe松杆飞行与握杆飞行的主要差别在于减小了平尾的升力线斜率。松杆零升力矩系数减小。松杆减小了平尾升力线斜率、减小了全机静稳定性、使全机焦点前移、减小了全机零升力矩系数。松杆静稳定性小于握杆静稳定性；松杆焦点位置处于握杆焦点的前面。定常直线飞行所需的杆力与飞机的松杆静稳定裕度成正比。机动静操纵性•纵向阻尼导数：由俯仰角速度q引起的纵向力矩称为纵向阻尼力矩。主要由平尾产生。•洗流时差导数:•定常拉升机动•单位过载舵偏角：相对于定直平飞,拉升运动所需的舵偏增量与获得的过载增量的比。•握杆机动静操纵性–握杆机动点•松杆机动静操纵性–松杆机动点mqCmCmx0nen0nenPfmx,=0时飞机质心的位置静稳定性与静操纵性握杆静稳定正操纵松杆静稳定正操纵握杆机动性正常松杆机动性正常0LmCC0accgxx0fLmCC0,faccgxx0,0VPCPeLe0,0VCeLe0nen0nenPmxfmx,纵向静稳定性、静操纵性相关点机尾机头.acWbx.acWxacxmxO.acfx.mfx平均气动弦前缘参考点翼身组合焦点，机翼焦点，松杆机动点，焦点，握杆机动点。质心前限横航向静稳定导数、操纵导数、阻尼导数、交叉导数arlllalrlplrCCCCCpCrarnnnanrnpnrCCCCCpCrrcccrcrCCCCr航向静稳定性飞机具有自动改变机头指向消除侧滑的趋势,称为航向静稳定性。又称风标静稳定性。横向静稳定性飞机能通过侧滑消除倾斜。称为横向静稳定性或上反效应。各导数（