单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2020/5/1,#,第三章 飞行原理与性能,无人机,操控技术,无人机应用技术专业规划教材,第三章 飞行原理与性能无人机操控技术无人机应用技术专业规划,1,目录,01,空气动力学基础,02,飞行原理,P04,P,24,03,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,目录01 空气动力学基础02 飞行原理P04 P24 03,2,目录,01,空气动力学基础,02,飞行原理,P04,P,24,03,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,目录01 空气动力学基础02 飞行原理P04 P24 03,3,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,飞行环境,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。,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,4,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,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,5,1,.1.2,大气垂直分层,800km,85km,55km,11km,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,地区,密度、,压强,随高度增加而减少,航空器,活动集中在对流层和平流层,1.1.2 大气垂直分层 800km85km55km11k,6,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,对流层因空气有强烈的对流运动而得名，它的底界为地面，,7,1,.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 目的：为了准确描述飞行器,8,1,.1.3,国际标准大气,国际标准大气的规定：,大气被看成完全气体，服从气体状态方程；,以海平面的高度为零。且在海平面上，大气标准状态为：,1.1.3 国际标准大气 国际标准大气的规定：大气,9,1,.1.4,大气状态方程,状态方程：,其中：,1.1.4 大气状态方程 状态方程：其中：,10,1,.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 大气特性连续性 当航空器在空气介质中,11,1,.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 大气特性可压缩性 当气体的压强改变时,12,1,.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。,1.1.5 大气特性粘性 大气的粘性是空气在流动,13,1,.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）如果,14,1,.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 牛顿第一定律（惯性定律）动态平衡：以,15,1,.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,（离心力）,加速度向内,（向心力,）,1.2 牛顿运动定律 牛顿第二定律 物体的加速度跟,16,1,.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,。,1.2 牛顿运动定律 牛顿第二定律 力的分解：将一,17,1,.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 空气相对运动原理 空气不动，飞机,18,1,.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 流体流动的连续性定理（质量守恒）,19,1,.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 伯努利方程（能量守恒）伯努,20,1,.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 伯努利定理 对于低速流体，流速越,21,1,.3,伯努利定理,1.3 伯努利定理,22,