第二章民用航空器
第二节飞机的飞行原理
（一）课前复习
1.轻于空气的航空器有哪些？
2.按照用途不同，民用飞机可以分为？
（二）新课教学
一、大气层
1.大气层的结构
（1）对流程：
位置：从海平面到对流层顶平均11千米，赤道17千米左右，极地8千米左右
特点：空气有水平流动和竖直流动，有雨、云、雪、雹
（2）平流层：
位置：距海平面11千米以上，55千米以下
特点：流动只有水平方向，无云、雨、雪、冰雹
（3）中间层（了解）
（4）电离层（了解）
（5）散逸层（了解）
民用飞机的飞行范围：
航空器一般在对流层和平流层下部飞行。

对无座舱增压的飞机和小型喷气式飞机一般在6000米以下的对流层飞行；
对于大型和高速喷气式飞机装有增压装置，一般在7000米到13000米的对流层和平流层中飞行。

2.大气的物理性质
物理性质包括：大气温度、大气密度、大气压力、音速。

（1）大气温度
①定义：大气层内空气的温度，表示空气分子做热运动的剧烈程度。

②温度与高度的关系
对流层：高度升高，温度线性下降，每升高1000米，温度下降 6.5℃。

平流层（同温层）：平流层底部，温度不随高度变化，约为-56℃。

（2）大气密度
①定义：单位体积内大气的质量。

②大气密度与高度的关系：高度越高，大气密度越小，空气越稀薄。

（3）大气压力
①定义：指空气在单位面积上产生的压力。

②来源：
A. 单位面积上方直到大气层顶部空气柱的重量。

B. 空气分子做无规则热运动产生的撞击力。

③大气压力与高度的关系：高度越高，大气压力 越小 。

（4）音速
①定义：声音在空气中的传播速度。

②音速与高度的关系：高度越高，大气温度降低，音速降低。

（了解）
3.标准大气压
（1）国际标准大气压：大气被看做理想气体，以 海平面 高度为零，海平面上大气的温度为15℃，大气压为10×105pa ，密度为1.225kg/m 3，音速为340m/s 。

（2）作用：为了使飞行器的设计制造、性能比较有一个统一的标准。

二、气体流动的基本规律
1.气体流动的状态参数
包括：速度 、 压力 、 密度 、 温度 。

2.流动空间对速度的影响
（1）连续性原理
同一时间，流进流管和流出流管的空气质量是相等的，即：ρ1v 1A 1 = ρ2v 2A 2
（2）低速气流的连续方程
低速气流特点：密度ρ不变
方程：v ·A=常数
意义：横截面越小，气流流速越大；横截面积越大，气流流速越小（可举河流与河道）。

3.流动空间对压力的影响
（1）影响：
横截面积大的地方，气体流速小，压力大；
横截面积小的地方，气体流速大，压力小。

（2）伯努利方程：流体力学之父“伯努利”
0221P v P =+ρ，其中P 为静压，22
1v ρ为动压，P 0为全压 （3）伯努利定理
内容：流体在稳定连续流动中，流场各处全压不变，如果某点的流速越大（动压大），则该点的静压就会越小。

适应条件：气流是连续、稳定的，即流动是定常的；流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。

空气没有粘性，即空气为理想流体。

三、飞机升力的产生
1.升力产生的部件：机翼
2.升力的产生
前方来流被机翼分为了两部分：一部分从上表面流过，一部分从下表面流过；由连续性定理析可知，流过机翼上表面的气流，比流过下表面的气流的速度更快；上下表面出现的压力差，在垂直于（远前方）相对 气流方向的分量，就是升力。

3.仰角：翼弦和相对气流方向的夹角。

①当α<α临界，升力系数随迎角增大而增大。

②当α=α临界，升力系数为最大。

③当α>α临界，升力系数随迎角的增大而减小，进入失速区。

四、飞行中飞机的受力
1.阻力的分类
（1）摩擦阻力
①产生原因：飞机表面不光滑，气流经过飞机表面发生摩擦。

②减小措施：提高制造工艺，使表面尽量光滑，表明不产生变形。

（2）压差阻力
①产生原因：处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。

气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区，压强降低；而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大，这样机翼前后缘就产生了压力差，从而使机翼产生压差阻力
（3）诱导阻力（了解）
①产生原因：由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。

五、飞机的中心与平衡
1.重心和压力中心
（1）重心：飞机重力的作用点叫做飞机的重心。

飞机重心主要指飞机各部件、装载重力之和。

压差阻力
诱导阻力
（2）压力中心：机翼的升力作用点。

2.俯仰稳定的实现
措施：由水平尾翼产生的俯仰稳定力矩实现。

六、飞机的基本操纵方法
1.机体轴系
（1）纵轴：过重心，在飞机对称面内，与机身对称轴平行的轴线（x 轴）。

（2）横轴：过重心，垂直于飞机对称面的轴线（z 轴）。

（3）立轴：过重心，在飞机对称面内，与纵轴垂直的轴线（y 轴）。

2.飞机的三种运动
（1）滚转：绕机体纵轴的转动。

（2）偏转：绕机体立轴的转动。

（3）俯仰转动：绕机体横轴的转动。

3.飞机的主要操纵舵面：升降舵、方向舵、副翼
（1）俯仰转动与升降舵操作<驾驶杆>
①拉杆 => 升降舵上偏 => 尾翼上方气流受阻 => 上方流速减小，压力增大 => 产生向下的空气动力 => 对飞机重心构成上仰力矩 => 机头上仰
②推杆 => 升降舵下偏 => 尾翼下方气流受阻 => 下方流速减小，压力增大 => 产生向上的空气动力 => 对飞机重心构成下俯力矩 => 机头下俯
（2）方向偏转与方向舵操作
平尾:负升力
①左脚向前蹬脚蹬=> 方向舵左偏=> 左侧气流受阻=> 左侧流速减小，压力增大=> 产生向右的空气动力=> 对飞机重心构成向左偏转的力矩=> 机头左偏
②右脚向前蹬脚蹬=> 方向舵右偏=> 右侧气流受阻=> 右侧流速减小，压力增大=> 产生向左的空气动力=> 对飞机重心构成向右偏转的力矩=> 机头右偏
（3）横侧滚转与副翼操作
①向左拉杆=> 左侧副翼上偏，右侧副翼下偏=> 左侧上方气流受阻，右侧副翼下方气流受阻=> 左侧上表面空气流速减小，压力增大，产生向下的空气动力；右侧下表面空气流速减小，压力增大，产生向上的空气动力=> 两侧产生相反力矩=> 飞机向左滚转。