无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第1-3节.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第1-3节.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无人机 操控 技术 课件 飞行 原理 性能
- 资源描述:
-
1、01 空气动力学基础02 飞行原理P04 P24 03 飞行性能P49 04 无人机发射回收方式P88 05 多旋翼基础知识P98 01 空气动力学基础02 飞行原理P04 P24 03 飞行性能P49 04 无人机发射回收方式P88 05 多旋翼基础知识P98 空气动力是无人机原理的基础,主要研究气体在无人机表面的流动及产生升力的原理。大气是无人机运行的空间环境,研究大气特性对了解无人机至关重要。1.1 大气特性 大气环境大气环境飞飞行行环环境境空间环境空间环境是航空器唯一飞行环境,飞行原理:借助空气产生的升力来平衡地球引力,借助发动机推力平衡空气阻力。是航天器的主要飞行环境,飞行原理:借助
2、关系离心力平衡地球引力,前行阻力极小,借助惯性向前运动。研究大气特性对了解无人机至关重要研究大气中的气象现象时,可将大气看作一种混合物,它由三个部分组成:干洁空气、水汽和大气杂质。干洁空气主要由78%的氮气,21%的氧气以及1%的其它气体组成。1.1.1 大气成分 1.1.2 大气垂直分层 800km85km55km11km散逸层电离层中间层平流层(空气没有上下对流)对流层地球中纬度地球中纬度地地区区密密度、度、压压强强随随高高度度增增加加而而减减少少航空器活动集中在对流层和平流层 对流层因空气有强烈的对流运动而得名,它的底界为地面,上界高度随纬度、季节、天气等因素而变化。一般中纬度地区上界高
3、度10-12km,同一地区上界高度夏季大于冬季。对流层的主要特征:气温随高度升高而降低。平均气温垂直递减率为0.65/100m。气温、湿度的水平分布很不均匀。主要受地表性质影响。空气具有强烈的垂直混合。底层暖空气有上升趋势,上层冷空气有下降趋势。一般的无人机只能够在对流层飞行,民航客机和战斗机可以在平流层飞行。1.1.2 大气垂直分层 1.1.3 国际标准大气 目的:为了准确描述飞行器的飞行性能,就必须建立一个统一的标准,即标准大气。1.1.3 国际标准大气 国际标准大气的规定:l 大气被看成完全气体,服从气体状态方程;l 以海平面的高度为零。且在海平面上,大气标准状态为:1.1.4 大气状态
4、方程 状态方程:其中:1.1.5 大气特性连续性 当航空器在空气介质中运动时,由于其外形尺寸远远大于气体分子的自由行程,故在研究航空器和大气之间的相对运动时,气体分子之间的距离完全可以忽略不计,即把气体看成是连续的介质。1.1.5 大气特性可压缩性 当气体的压强改变时,其密度和体积改变的性质。当气体流速很小时,压强和密度变化很小,可以不考虑大气压缩性的影响。但当流速较高时,气体压强和密度变化很明显,必须考虑气体压缩性。马赫数:作为判断空气受到压缩程度的指标。飞行器飞行速度越大,马赫数就越大,飞行器前面的空气就压缩的越厉害。1.1.5 大气特性粘性 大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种物理性
5、质。大气的粘性力是相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力,也叫大气内摩擦力。它和相邻流动层的速度差和接触面积成正比,与相邻层的距离成反比,不考虑粘性的流体称为理想流体或无粘流体。1.2 牛顿运动定律 牛顿第一定律(惯性定律)如果一个物体处于平衡状态,那么它就有保持这种平衡状态的趋势。所有施加在平衡物体上的外力都是平衡的,不会有任何改变其状态或往任何方向加速或减速的趋势存在。静态平衡:静止动态平衡:匀速直线水平飞行的飞机,没有加速,没有减速,也没有转弯1.2 牛顿运动定律 牛顿第一定律(惯性定律)动态平衡:以恒定的速度爬升、俯冲或滑行的飞机。平衡是事物一种非常普遍的状态,不稳定运动状态与稳定运
6、动或者静止状态的情况不同之处就是多了加速度。保持匀速平飞、上升或下降时,飞机所受力是平衡的,即升力与重力相等、推力与阻力相等。1.2 牛顿运动定律 牛顿第二定律 物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。牛顿第二定律表明,要获得给定加速度所施加的力的大小取决于无人飞机的质量。一个具有很大质量的物体需要用更大的力去打破它的平衡才能达到给定的加速度,而小质量的物体所需的力则小。惯性向外惯性向外(离心力)(离心力)加速度向内加速度向内(向心力(向心力)1.2 牛顿运动定律 牛顿第二定律 力的分解:将一个力化作等效的两个或两个以上的分力。一个飞行器受到许
7、多施加在它每个部分的力的影响,但是所有的这些力都可以按方向分成4个力。1.3 伯努利定理 空气相对运动原理 空气不动,飞机飞行时,作用在飞机上的空气动力和飞机不动,空气吹过时作用在飞机上的空气动力是等效的。1.3 伯努利定理 流体流动的连续性定理(质量守恒)连续流动时,单位时间流过不同剖面时流体质量相同,顾剖面与速度成反比。1.3 伯努利定理 伯努利方程(能量守恒)伯努利方程实质是能量转化和守恒定律,即静压代表的势能和动压代表的动能之间可以相互转化,但它们总量保持不变。1.3 伯努利定理 伯努利定理 对于低速流体,流速越大,压强越小,流速越小,压强越大。1.3 伯努利定理 01 空气动力学基础
8、02 飞行原理P04 P24 03 飞行性能P49 04 无人机发射回收方式P88 05 多旋翼基础知识P98 2.1 升力 机翼是产生升力的主要部件,由于固定翼的机翼是固定不动的,机翼和气流的相对运动方向呈直线型,所以飞行原理的研究模型选用的是固定翼。2.1.1 升力的产生 固定翼飞机的机翼上表面凸起较多而下表面比较平直。再加上一定的迎角。这样,从前缘到后缘,上翼面的气流流速就比下翼面的流速快,上翼面的静压也就比下翼面的静压低,上下翼面的压力差产生向上的升力。2.1.1 升力的产生 升力公式其中:影响飞机升力的因素:机翼面积、相对速度、空气密度、机翼剖面形状和迎角。2.1.1 升力的产生 机
9、翼的效率受翼型的影响极大,在一定程度上是受翼型弯度的影响和厚度的影响。2.1.1 升力的产生 厚度弯度翼弦2.1.1 升力的产生 翼展 翼弦比 后掠角展长与翼尖弦长之比展长与翼尖弦长之比。机翼机翼1/4弦线与垂直机身中心线的直线之间的弦线与垂直机身中心线的直线之间的夹角夹角。展弦比 展长展长与与平均几何平均几何弦弦长之比长之比。2.1.1 升力的产生 驻点 机翼上空气与前缘相遇的地方称为驻点,这点处空气相对于机翼的速度减小到零的点。对称机翼相对来流仰头旋转一个迎角,驻点稍稍向前缘的下表面移动。2.1.1 升力的产生 当飞机的迎角小于临界迎角时,升力系数随迎角的增大而增大,当迎角超过临界迎角后,
10、迎角增大,升力系数却急剧下降,这种现象称为失速。2.1.2 失速 失速指的是飞机以大于临界迎角飞行,升力急剧下降。飞机刚进入失速的速度,称为失速速度。失速速度越大,越容易失速。原因:迎角过大超过临界迎角,造成机翼上表面附面层大部分分离。出现失速飞行员该立即推杆到底,减小迎角。2.2 阻力 飞机在飞行过程中,除了受到升力的作用,还受到阻力的作用,值得注意的是,升力的方向是垂直于机翼平面向上的,而阻力是和物体运动方向相反的,所以升力和阻力不是一对相互作用力。2.2.1 阻力公式其中:影响飞机阻力的因素:机翼、机身表面积、相对速度、空气密度、机翼表面光洁度等。2.2.2 阻力分类阻力零升阻力摩擦阻力
11、压差阻力(形状阻力)干扰阻力升致阻力诱导阻力(涡阻力)按阻力产生原因,飞机低速飞行时的阻力一般分为:2.2.2 阻力分类摩擦阻力 当气流流过飞机表面时,由于空气粘性,空气微团与飞机表面发生摩擦,阻滞了气流的流动,由此而产生的阻力叫做摩擦阻力。附面层就是紧贴物体表面,流速由外部流体的自由流速逐渐降低到零的那一层薄薄的空气层,分为:层流附面层紊流附面层2.2.2 阻力分类摩擦阻力 层流附面层:气流各层不相混杂而成层流动,其摩擦阻力较小。紊流附面层:气流活动杂乱无章,并出席漩涡和横向运动,但整个附面层仍附着于翼面,其摩擦阻力较大。转捩点:层流附面层转变为紊流附面层的点。分离点:附面层开始脱离翼面的点
12、。气流沿机翼表面附面层类型的变化是可由层流变为紊流。转捩点的位置是将随飞行速度的增高而前移。2.2.2 阻力分类摩擦阻力 层流附面层:气流各层不相混杂而成层流动,其摩擦阻力较小。紊流附面层:气流活动杂乱无章,并出席漩涡和横向运动,但整个附面层仍附着于翼面,其摩擦阻力较大。转捩点:层流附面层转变为紊流附面层的点。分离点:附面层开始脱离翼面的点。气流沿机翼表面附面层类型的变化是可由层流变为紊流。转捩点的位置是将随飞行速度的增高而前移。2.2.2 阻力分类压差阻力运动物体前后的压力差所产生的阻力。高压区低压区前缘压力大后缘压力小2.2.2 阻力分类压差阻力影响压差阻力的因素:物体的迎风面积;物体的形
13、状;减小压差阻力的措施:尽量减小迎风面积;加整流罩2.2.2 阻力分类干扰阻力 飞机各部分之间由于气流相互干扰而产生的一种额外阻力。A点:压强大C点:压强小B点:压强大从B点到C点存在逆流,飞机前进不断有气流沿通道向后流,遇到了后面的这股逆流就形成了气流的阻塞现象,使得气流开始分离,而产生了很多旋涡。产生额外的阻力。2.2.2 阻力分类干扰阻力减小干扰阻力的措施:减小干扰阻力,必须妥善考虑和安排各个部件的相对位置,在这些部件的连接处假装整流片或整流包皮,使得连接处圆滑过渡。2.2.2 阻力分类诱导阻力 诱导阻力是翼面所独有的一种阻力,它是伴随着升力的产生而产生的,是为了产生升力而付出的一种“代
14、价”。当机翼产生升力时,机翼下表面的压力比上表面的大,而机翼翼展长度又是有限的,所以下翼面的高压气流会绕过两端翼尖,向上翼面的低压区流去。当气流绕过翼尖时,在翼尖部分形成旋涡,这种旋涡的不断产生而又不断地向后流去即形成了所谓翼尖涡流。翼尖涡流使流过机翼的空气产生下洗速度,而向下倾斜形成下洗流。2.2.2 阻力分类诱导阻力2.2.2 阻力分类诱导阻力减小干扰阻力的措施:增大展弦比 安装翼梢小翼2.2.2 阻力分类诱导阻力 由于诱导阻力的作用,当飞机飞行贴近地面时,会产生地面效应。地面效应是使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中更高升阻比的流体力学效应。诱导阻力减小原因:地面或水面阻止了翼尖涡流的
展开阅读全文