
- •Конспект лекций
- •1. Основные законы аэродинамики
- •1.1. Атмосфера земли. Физические свойства воздуха
- •1.2. Температура воздуха
- •1.3. Абсолютная температура
- •1.4. Давление воздуха
- •1.5. Плотность воздуха
- •1.6. Зависимость плотности воздуха от его температуры и давления
- •1.7. Международная стандартная атмосфера
- •1.8. Физические свойства воздуха
- •1.9. Сжимаемость воздуха и скорость звука
- •1.10. Скачки уплотнения
- •1.11. Основные законы движения воздуха. Основы молекулярно-кинетической теории
- •1.12. Установившийся воздушный поток
- •1.13. Ламинарный и турбулентный воздушный поток
- •1.14. Пограничный слой
- •1.15. Уравнение неразрывности струи воздушного потока
- •1.16. Статическое давление и скоростной напор. Уравнение бернулли
- •1.17. Аэродинамические трубы
- •2. Полная аэродинамическая сила. Центр давления и аэродинамический фокус
- •2.1. Аэродинамические силы. Обтекание тел воздушным потоком
- •2.2. Крыло и его назначение
- •2.3. Геометрические характеристики крыла
- •2.4. Средняя аэродинамическая хорда крыла
- •2.5. Перемещение центра давления крыла и самолета
- •2.6. Фокус профиля крыла
- •3. Поляра и аэродинамическое качество
- •3.1. Поляра самолета
- •3.2. Механизация крыла
- •1. Подъемная сила крыла. Коэффициент подъемной силы крыла. Угол атаки
- •1.1. Влияние на аэродинамическое качество угла атаки
- •2. Сила лобового сопротивления. Коэффициент силы лобового сопротивления
- •2.1. Лобовое сопротивление крыла
- •3. Боковая аэродинамическая сила. Коэффициент боковой аэродинамической силы. Угол скольжения.
- •1. Аэродинамические ла - центрические прямоугольные системы координат
- •2. Схема моментов действующих на летательный аппарат в связанной системе координат.
- •2.1. Моменты, действующие на самолет
- •2.2. Устойчивость и управляемость самолета
- •2.3. Принцип действия рулей
- •2.4. Центр тяжести самолета
- •2.5. Центровка самолета
- •2.6. Предельно передняя и предельно задняя центровки самолета
- •2.7. Фокус крыла самолета
- •3. Система продольных моментов действующих на летательный аппарат в полете.
- •3.1. Продольная балансировка самолета
- •3.2. Аэродинамическая компенсация. Триммер
- •3.3. Влияние момента горизонтального оперения на продольную балансировку
- •3.4. Влияние момента силовой установки на продольную балансировку
- •3.5. Продольная устойчивость самолета
- •3.6. Продольная статическая устойчивость по перегрузке
- •3.7. Продольная устойчивость по скорости
- •4. Система поперечных моментов действующих на летательный аппарат в полете. Поперечная балансировка.
- •4.1. Влияние реакции вращения воздушного винта на поперечную балансировку
- •4.2. Поперечная, путевая и боковая устойчивость самолета
- •4.3. Поперечная устойчивость на больших углах атаки
- •4.4. Поперечная управляемость самолета
- •4.5. Особенности поперечной устойчивости и управляемости на больших скоростях полета
- •5. Система боковых моментов действующих на летательный аппарат в полете.
- •5.1. Путевое равновесие самолета
- •5.2. Путевая устойчивость самолета
- •5.3. Путевая балансировка. Влияние воздушной струи от винта на путевую балансировку
- •5.4. Путевая управляемость самолета
- •5.5. Боковая устойчивость и управляемость самолета
- •Лекция 4. Основы динамики полета самолета
- •1. Установившийся прямолинейный полет самолета. Схема сил и уравнения движения.
- •1.1. Горизонтальный полет самолета
- •1.2. Установившийся горизонтальный полет
- •1.3. Скорость, потребная для горизонтального полета
- •1.4. Тяга и мощность, потребные для горизонтального полета
- •2. Диапазон споростей и высот прямолинейного горизонтального полета.
- •2.1. Зависимость потребной тяги и мощности для горизонтального полета от скорости горизонтального полета. Кривые н. Е. Жуковского
- •2.2. Диапазон скоростей горизонтального полета
- •2.3. Первые и вторые режимы горизонтального полета
- •3. Предельные режимы полета самолета
- •3.1. Эволютивная скорость полета
- •3.2. Влияние высоты на потребные скорости горизонтального полета. График потребных и располагаемых мощностей для различных высот
- •3.3. Влияние массы самолета на потребные скорости
- •Лекция 5. Набор высоты и снижение самолета
- •1. Система сил и уравнения движения самолета в наборе высоты
- •1.1. Схема сил, действующих на самолет на подъеме
- •1.2. Скорость, потребная для подъема
- •1.3. Тяга и мощность, потребные при подъеме
- •1.4. Поляра скоростей подъема самолета. Первые и вторые режимы подъема
- •1.5. Режим наиболее быстрого подъема (набора высоты).
- •1.6. Режим наиболее крутого подъема
- •1.7. Барограмма подъема
- •1.8. Потолок самолета
- •1.9. Влияние ветра на подъем самолета
- •2. Система сил и уравнения движения в процессе снижения самолета. Планирование самолета
- •2.1. Силы, действующие на самолет при планировании
- •2.2. Потребная скорость планирования. Предельная скорость самолета
- •2.3. Угол планирования самолета
- •2.4. Поляра скоростей планирования
- •2.5. Дальность планирования
- •2.6. Влияние ветра на планирование
- •2.7. Вертикальная скорость планирования
- •2.8. Первые и вторые режимы планирования
- •Лекция 6. Взлет и посадка самолета
- •1. Схема сил та рівняння руху літака у процесі зльоту. Злітні характеристики літака.
- •1.1. Профиль и элементы взлета. Разбег самолета
- •1.2. Отрыв самолета
- •1.3. Длина разбега
- •1.4. Выдерживание самолета
- •1.5. Подъем самолета
- •1.6. Взлетная дистанция
- •1.7. Взлет с боковым ветром
- •1.8. Взлет аэропоезда
- •1.9. Скорость отрыва
- •1.10. Влияние ветра на взлет самолета
- •1.11. Взлет самолета Як-52 при боковом ветре
- •1.12. Схема сил и уравнения движения на различных этапах взлета
- •2. Взлетная конфигурация самолета
- •3. Схема сил и уравнения движения самолета в процессе в процессе посадки. Посадочные характеристики самолета
- •3.1. Планирование самолета при посадке
- •3.2. Выравнивание
- •3.3. Выдерживание
- •3.4. Пробег самолета
- •4. Посадочная конфигурация самолета
- •Литература
- •Оглавление
Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля
Кафедра военной подготовки
Основы аэродинамики
и динамики полета самолета
Конспект лекций
Луганск – 2012
Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля
Кафедра военной подготовки
Основы аэродинамики
и динамики полета самолета
Конспект лекций
РОЗГЛЯНУТО
ТА ЗАТВЕРДЖЕНО на
засіданні кафедри військової підготовки
Східноукраїнського
національного університету імені
Володимира Даля. Протокол
№ 4
від 21.09.2012
р.
Луганск – 2012
ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИ ПОЛЕТА САМОЛЕТА
-
1.
Основные законы аэродинамики.
2.
Полная аэродинамическая сила. Центр давления и аэродинамический фокус.
3.
Поляра и аэродинамическое качество.
1. Основные законы аэродинамики
1.1. Атмосфера земли. Физические свойства воздуха
Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая земной шар. Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом. Высота газовой оболочки Земли велика и составляет более 2000 км. Точно определить границу атмосферы трудно, так как переход от земной атмосферы к межпланетному пространству совершается плавно и на больших высотах плотность воздуха очень мала. Можно только отметить, что в пределах околоземного пространства до высоты 20 км находится около 95% всей массы атмосферного воздуха.
Атмосфера разделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Такое разделение основано на физических свойствах этих слоев и характере их изменения с подъемом на высоту. Давление и плотность воздуха с увеличением высоты во всех трех слоях атмосферы уменьшается (рис. 1).
Тропосферой называется нижний слой атмосферы. Толщина ее над полюсами 7 - 8 км, над экватором 16 - 18 км, высота верхней границы изменяется в зависимости от характера поверхности Земли, атмосферных процессов, теплового состояния воздуха, а также от суточных и годовых изменений. Температура воздуха в тропосфере с подъемом на высоту падает (6,5° на каждые 1000 м), так как нагрев воздуха обусловливается основном отраженными от земной поверхности солнечными лучами. Изменение температуры воздуха с высотой приводит к перемещению воздушных масс, холодные верхние слои опускаются, а теплые поднимаются. Вследствие этого образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры. Из-за перемещения воздушных масс состав воздуха тропосферы практически постоянен. В нем содержится 78% азота, 21% кислорода и около 1% других газов (аргон, углекислый газ, водород, неон, гелий). Кроме указанных газов в тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, находящийся в непрерывном кругообороте (испарение - конденсация и кристаллизация с облакообразованием - осадки). В нижних слоях тропосферы множество различных примесей в виде мельчайших твердых частиц (пыль). Содержание в воздухе тропосферы водяного пара и пыли приводит к ухудшению видимости.
Рис. 1. Схема вертикального строения атмосферы:
1- наибольшая высота гор (Эверест); 2- наибольшие глубины океана; 3- облака нижние; 4- облака конвекции 5- облака перистые; 6- облака перламутровые; 7- облака серебристые; 8- полярные сияния в нижней ионосфере; 9 – полярные сияния в верхней ионосфере; 10- слой наибольшей концентрации озона стратосферой, мезосферой, термосферой и экзосферой. Между указанными слоями лежат переходные прослойки - тропопауза стратопауза, мезопауза и термопауза.
Стратосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями тропосферы. В ней наблюдается полное отсутствие облаков и наличие сильных ветров, дующих с большой скоростью и в одном направлении. Вертикальные перемещения воздушных масс отсутствуют. В стратосфере с высоты: на экваторе - 17 км, полюсе - 8 км, средней широте - 11 км и до высоты в среднем 25...30 км температура постоянна и составляет -56°С. С высоты 30 км и до 55 км температура воздуха повышается до +75°С вследствие повышенного содержания озона, который обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение. С высоты 55 км и до 80 км температура воздуха понижается в среднем на 4°С на каждые 1000 м из-за уменьшения процентного содержания озона в воздухе. На высоте 82...83 км температура воздуха составляет -35°С (рис. 2).
Ионосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушным слоем стратосферы. Высоты ионосферы от 85 до 500 км. Из-за наличия в ионосфере огромного количества ионов (заряженных молекул и атомов атмосферных газов, движущихся с большими скоростями) ее воздух сильно нагревается. Воздух ионосферы также характеризуется высокой проводимостью, преломлением, отражением, поглощением и поляризацией радиоволн. В ионосфере из-за вышеуказанных свойств наблюдаются свечения ночного неба, полярные сияния, магнитные бури.