1、空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（ME、AV）第一章 大氣物理學(xué)第二章 空氣動(dòng)力學(xué)第三章 飛行理論第四章 飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性空氣動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（ME、AV）第一章 大氣物理學(xué)第二章 空氣動(dòng)力學(xué)第三章 飛行理論第四章 飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性第一章 大氣物理學(xué)1.1 大氣的重要物理參數(shù)1.2 大氣層的構(gòu)造1.3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA）1.4 氣象對(duì)飛行活動(dòng)的影響1.5 大氣狀況對(duì)飛機(jī)機(jī)體腐蝕的影響 飛機(jī)是在大氣的海洋里航行的飛行器。飛機(jī)的空氣飛機(jī)是在大氣的海洋里航行的飛行器。飛機(jī)的空氣動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)都與大氣密切相關(guān)。動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)都與大氣密切相關(guān)。1.1 大氣的重要物理參數(shù) 大氣主要有三種成

2、分：純大氣主要有三種成分：純干空氣、水蒸氣以及塵埃顆干空氣、水蒸氣以及塵埃顆粒。純干空氣含有粒。純干空氣含有78%78%的氮的氮?dú)夂蜌夂?1%21%的氧氣，余下的的氧氣，余下的1%1%由各種其他氣體組成。由各種其他氣體組成。大氣的組成1.1 大氣的重要物理參數(shù)大氣密度l單位體積內(nèi)空氣質(zhì)量，l大氣密度隨高度的增加而減小。Vm1.1 大氣的重要物理參數(shù)大氣溫度l溫度高低表明空氣分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均速度的大小。l在11km以下，隨高度的增加氣溫下降，線性變化。攝氏溫度，華氏溫度和絕對(duì)溫度。攝氏溫度/oC華氏溫度/oF絕對(duì)溫度/oK在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水的沸點(diǎn)100212373.15在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水

3、的冰點(diǎn)032273.151.1 大氣的重要物理參數(shù)15.27395)32(ckFcTTTTTc攝氏溫度Tf華氏溫度Tk絕對(duì)溫度kg/m3hPaKftKmKg/m3對(duì)流層平 流 層 (同 溫層)中間層電離層(暖層)溫度1.1 大氣的重要物理參數(shù)1.1 大氣的重要物理參數(shù)大氣壓力l大氣層內(nèi)空氣的壓強(qiáng)，即單位面積上承受的空氣的垂直作用力?？諝庵亓諝夥肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)l度量單位標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101325Pal大氣壓隨高度增大而減小。1.1 大氣的重要物理參數(shù)粘性l粘性是流體的固有屬性之一。它與物體在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。l流體的粘性是指流體微團(tuán)間發(fā)生相對(duì)滑移相對(duì)滑移時(shí)產(chǎn)生切向阻力切向阻力的性質(zhì)。l大氣的粘性主

4、要由于氣體分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成的。1.1 大氣的重要物理參數(shù)粘性力計(jì)算公式：表示橫向速度梯度為1時(shí)，在流層單位接觸面積上產(chǎn)生的粘性力。稱為流體的粘度系數(shù)流體的粘度系數(shù)（動(dòng)力粘度系數(shù)），單位是PaS。SyF)/(1.1 大氣的重要物理參數(shù)不同流體的粘性系數(shù)各不相同，同一流體的粘性系數(shù)也與溫度有關(guān)。l液體的粘性系數(shù)隨溫度的升高而降低液體的粘性系數(shù)隨溫度的升高而降低l氣體的粘性系數(shù)隨溫度的升高而增大氣體的粘性系數(shù)隨溫度的升高而增大實(shí)際流體都是有粘性的，沒有粘性的流體稱為理想流體理想流體。1.1 大氣的重要物理參數(shù)液體氣體粘度系數(shù)隨溫度變化情況溫度升高，氣體粘度系數(shù)增大。溫度升高，液體粘度系數(shù)減小。1.

5、1 大氣的重要物理參數(shù)可壓縮性l流體在壓強(qiáng)或溫度改變時(shí)，能改變其原來體積及密度的特性。l流體的可壓縮性用單位壓強(qiáng)所引起的體積變化率表示。即在相同壓力變化量的作用下，密度（或體積）的變化量越大的物質(zhì)，可壓縮性就越大。l空氣的可壓縮性如何體現(xiàn)？在低速飛行時(shí)忽略空氣可壓縮性的影響（Ma0.4）ppVV1.1 大氣的重要物理參數(shù)濕度l大氣的潮濕程度，通常用相對(duì)濕度來表示。相對(duì)濕度指大氣中所含水蒸汽的量與同溫度同溫度下大氣能含有的水蒸汽最大量最大量之比。l溫度越高大氣所能含有的水蒸汽最大量越大。露點(diǎn)溫度：使大氣的相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)的溫度。l含有水蒸汽的空氣比干空氣密度小。1.1 大氣的重要物理參數(shù)音

6、速l音速是小擾動(dòng)小擾動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度（米/秒）。l音速與傳播介質(zhì)的可壓縮性有關(guān)?？梢园岩羲俚拇笮】闯墒潜硎窘橘|(zhì)壓縮性大小的一個(gè)指標(biāo)。l在同一種介質(zhì)中，音速的大小只隨介質(zhì)的溫度而變化，空氣中的音速計(jì)算公式：1/2pa)( ,1 .20為絕對(duì)溫度TTa 若以氣溫變化為基準(zhǔn)，則可將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、電離層、和散逸層等五層。1.2 大氣層的構(gòu)造kg/m3hPaKftKmKg/m3對(duì)流層平 流 層 (同 溫層)中間層電離層(暖層)溫度大氣的分層對(duì)流層對(duì)流層( (變溫層變溫層) )的特點(diǎn)的特點(diǎn)l對(duì)流層的平均高度在地球中緯度地區(qū)約11公里，在赤道約17公里，在兩極約8公里。l在對(duì)流層內(nèi)幾乎

7、包含了全部大氣質(zhì)量的四分之三。大氣中含有大量的水蒸氣及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴風(fēng)等氣象變化也僅僅產(chǎn)生在對(duì)流層中。l對(duì)流層內(nèi)不僅有空氣的水平流動(dòng)，還有垂直流動(dòng)，形成水平方向和垂直方向的突風(fēng)。l對(duì)流層內(nèi)的空氣溫度、密度和氣壓隨著高度的增加而下降。在11km以下，每上升1km，溫度下降6.5度。kg/m3hPaKftKmKg/m3對(duì)流層平 流 層 (同 溫層)中間層電離層(暖層)溫度大氣的分層平流層平流層( (同溫層同溫層) )的特點(diǎn)的特點(diǎn)l從對(duì)流層頂起到離地面約50公里之間稱為平流層。該層下半部（大約20km以下）的空氣溫度幾乎不變，在同一緯度處可以近似看作常數(shù)，常年平均值為攝氏零下攝氏零

8、下56.556.5度度，所以又稱為同溫層。l在平流層中，空氣只有水平方向的流動(dòng)。幾乎沒有水蒸汽，故沒有雷雨等現(xiàn)象，故得名為平流層。空氣質(zhì)量占整個(gè)大氣的四分之一不到。l現(xiàn)代噴氣式客機(jī)多在1112km的平流層底層（巡航）飛行。kg/m3hPaKftKmKg/m3對(duì)流層平 流 層 (同 溫層)中間層電離層(暖層)溫度大氣的分層中間層、電離層中間層、電離層的特點(diǎn)的特點(diǎn)l中間層的特點(diǎn)中間層從離地面50公里到80公里為止?？諝馐窒”。瑴囟入S高度增加而下降。空氣在垂直方向有強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)。 l電離層(熱層)的特點(diǎn)中間層以上到離地面800公里左右就是電離層?？諝馓幱诟叨鹊碾婋x狀態(tài)，帶有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，能吸收、反射

9、和折射無線電波。空氣溫度很高，并隨著高度的增加而上升，所以又稱為熱層。空氣密度極小，聲音已無法傳播。l散逸層大氣層的最外層國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣是由國(guó)際民航組織（ICAO）制定的，它是以北半球中緯度地區(qū)大氣物理性質(zhì)的平均值為依據(jù)，加以適當(dāng)?shù)男拚⒌摹?.3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣（International Standard Atmosphere）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣參數(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣具有以下的規(guī)定：l大氣是靜止的靜止的、相對(duì)濕度為零相對(duì)濕度為零的，潔凈潔凈的完全氣體完全氣體，即服從狀態(tài)方程。l以海平面作為高度計(jì)算的起點(diǎn)，即H=0，并且在該處大氣溫度288.15K，或15或59oF大氣壓強(qiáng)1.01325105 帕,標(biāo)準(zhǔn)海

10、壓。大氣密度1.225千克/米3聲速340.29m/s對(duì)流層高度11km或36089ft對(duì)流層內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度遞減率為，每增加1km溫度遞減6.5，或每增加1000ft溫度遞減2。從11km到20km之間的平流層底部氣體溫度為常數(shù)： -56.5或216.65kRTp國(guó)際國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣標(biāo)準(zhǔn)大氣表表H(千米)T T()a(米/秒)p10-4(牛頓/米2)(千克/米3)105(千克/米秒) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718182030456075 15.0 8.5 2.0 -4.5-11.0-17.5-24.0-30.5-37.0-43.5-50.0-56.5-56

11、.5-56.5-56.5-56.5-56.5-56.5-56.5-56.5-56.5-56.5 40.0 70.0-10.034033633232932532031631230830429929529529529529529529529529529529535537232510.132 8.987 7.948 7.010 6.163 5.400 4.717 4.104 3.558 3.073 2.642 2.261 1.932 1.650 1.409 1.203 1.027 0.785 0.749 0.640 0.546 0.117 0.017 0.0030.00061.2261.1121.0

12、070.9090.8200.7370.6600.5890.5260.4670.4130.3640.3110.2650.2270.1940.1630.1410.1210.1030.0880.0190.0023.910-48.010-51.7801.7491.7171.6841.6521.6191.5861.5521.5171.4821.4471.4181.4181.4181.4181.4181.4181.4181.4181.4181.4181.4181.9122.0471.667國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣的應(yīng)用設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí)應(yīng)該按此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算飛機(jī)的飛行性能，飛機(jī)試飛結(jié)果也應(yīng)該換算成標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的結(jié)果，以便分析和比

13、較。飛機(jī)飛行手冊(cè)中列出的飛行性能數(shù)據(jù)是在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下得出的，要得出實(shí)際大氣情況下飛機(jī)的飛行性能必須根據(jù)實(shí)際大氣情況對(duì)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。這種換算的主要工作是要確定實(shí)際大氣和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣的溫度偏差（ISA偏差）。ISA偏差是指：某處實(shí)際溫度與ISA標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值。例1.1：已知某機(jī)場(chǎng)場(chǎng)溫20C，機(jī)場(chǎng)壓力高度2000英尺。求：機(jī)場(chǎng)高度處ISA偏差。解：在壓力高度為2000英尺的機(jī)場(chǎng)處，ISA標(biāo)準(zhǔn)溫度應(yīng)為：T標(biāo)準(zhǔn)=15C（2C/1000ft）2000ft=11C，而實(shí)際溫度為：T實(shí)際=20C，所以，ISA偏差即溫度差為：ISA偏差= T實(shí)際T標(biāo)準(zhǔn)=20C11C=9C，表示為：ISA+9C ISA

14、偏差I(lǐng)SA偏差例2 飛機(jī)巡航壓力高度為2000m，該高度處氣溫-6C。求該高度處ISA偏差。解 高度為2000m處的ISA標(biāo)準(zhǔn)溫度應(yīng)該為T標(biāo)準(zhǔn)=15C（6.5C/1000m）2000m=2C而實(shí)際溫度為：T實(shí)際=-6C，所以，ISA偏差即溫度差為：ISA偏差= T實(shí)際T標(biāo)準(zhǔn)=-6C2C=-8C，表示為：ISA-8C 1.4 氣象對(duì)飛行活動(dòng)的影響陣風(fēng)對(duì)飛機(jī)飛行的影響l大氣層中空氣短時(shí)間強(qiáng)烈對(duì)流產(chǎn)生的擾動(dòng)稱為陣風(fēng)。l水平陣風(fēng)和側(cè)向陣風(fēng)l垂直陣風(fēng)垂直陣風(fēng)主要是改變迎角。主要是改變迎角。1.4 氣象對(duì)飛行活動(dòng)的影響穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)對(duì)飛機(jī)飛行的影響l逆風(fēng)起飛著陸l有側(cè)風(fēng)時(shí)起飛和著陸側(cè)風(fēng)中的著陸過程航線法進(jìn)近帶坡度接地低空風(fēng)切變對(duì)飛行的影響l風(fēng)向和風(fēng)速在特定方向上的變化稱為風(fēng)切變風(fēng)向和風(fēng)速在特定方向上的變化稱為風(fēng)切變,一一般特指在短時(shí)間、短距離內(nèi)的變化。包括水平風(fēng)般特指在短時(shí)間、短距離內(nèi)的變化。包括水平風(fēng)切變和垂直風(fēng)切變。切變和垂直風(fēng)切變。 低空風(fēng)切變嚴(yán)重威脅飛行安全。低空風(fēng)切變嚴(yán)重威脅飛行安全。什么叫風(fēng)切變1.4 氣象對(duì)飛行活動(dòng)的影響云對(duì)飛行的影響l影響視線l積雨云l積冰1.5 大氣狀況對(duì)飛機(jī)機(jī)體腐蝕的影響大氣濕度l大氣濕度對(duì)金屬在大氣中的腐蝕有著重要的影響。l大氣污染物質(zhì)大氣的溫度和溫差l溫差影響比溫度影響大。l一般隨溫度的升高，腐蝕加快。1.5 大