专题 飞机飞行的力学原理
♦ 飞机用途
民用（运输、勘探、农用、消防、拯救等）
军用（歼击、轰炸、侦察、反潜、运输等）
♦ 飞机动力
螺桨式（活塞螺桨、涡轮螺桨、涡轮轴）
喷气式（涡轮喷气、涡轮风扇、、冲压、火箭等）
♦ 机翼类型
固定翼（双翼、单翼、矩形翼、后掠翼、前掠翼、三角翼、双三角翼、鸭翼、可变后掠翼等）
旋翼（单旋翼、双旋翼、可倾转旋翼等）
♦ 举例
歼10飞机：军用歼击机，采用涡轮风扇发动机，机翼类型为鸭翼。

飞机的机翼在飞行中产生升力和阻力
机翼的升力：
221Sv C F Y Y ρ= 机翼的阻力： 221Sv C F X X ρ=
升力系数C Y 和阻力系数C X ：
C Y和C X都与气流方向和机翼运动方向（航向）的夹角有关，这一角度称为迎角。

一般来说，迎角越大，升力和升力系数越大，阻力和阻力系数也越大。

当迎角大于某一角度时，升力和升力系数会急剧下降。

这一角度称为失速角。

飞机飞行的受力分析：质点情况
♦考虑飞机为一质点，其受力情况为：
升力F Y
阻力F X
重力mg
发动机的推力（或拉力）F
♦若飞机在水平方向进行匀速直线运动，则：
F = F X
F Y = mg
若飞机进行滑翔飞行，其受力情况为：
升力 F Y
阻力 F X
重力 mg
很明显，在理想情况下，升力、阻力、重力三者矢量和为零，滑翔飞机做匀速直线运动。

即： R F F mg Y X =+=
22
一点奥秘 ♦由于：221Sv C F Y Y ρ= 22
1Sv C F X X ρ=
在稳定飞行时：F Y = mg F = F X ♦结论：
♦ 高速飞行器的翼面积较小，低速飞机的翼面积较大。

♦ 重型飞机的翼面积较大，轻型飞机的翼面积较小。

♦ 高速飞行器阻力系数较小，升力系数也不大。

♦ 低速飞行器升力系数较大，阻力系数也较大。

速度和升阻比的测量和计算
1、 速度计算
由于： 221Sv C F Y Y ρ= 22
1Sv C F X X ρ= 根据受力平衡：
mg F F Y X =+22
也即：
mg C C Sv Y X =+2222
1ρ 故：
22
2Y X C C S mg
v +=ρ
2、 升阻比计算
由于：
θρcos 2
12mg Sv C F Y Y ==
θρsin 212mg Sv C F X X == 很明显：
θtan =Y
X C C 设：飞机的投掷高度为H ，滑翔距离为L ，则：
θtan =L
H 即：
H
L C C X Y 测量投掷高度为H 和滑翔距离为L ，就可以计算出升阻比C Y /C X 。

也可利用相似三角形的关系推导出以上结论。

一个特例：直升飞机
♦ 直升飞机通过旋翼的旋转运动产生升力
♦ 旋翼旋转时机体可保持静止——悬停
♦ 固定翼飞机的机体与机翼刚性连接。

机翼运动产生升力，机体也随之运动。

因
此无法悬停。