纸飞机的空气动力学原理

纸飞机的空气动力学

纸飞机的空气动力学

作者：Ken Blac… 文章来源：http://www.77cn.com.cn 点击数：5666 更新时间：

2007-2-4 4:41:01

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1.介绍

这里打算介绍关于纸飞机的空气动力学知识。如果你想全面了解为什么飞机能飞行，为什么有时坠毁，可以参阅我的《世界记录纸飞机》和《孩童纸飞机》中的任何一本书。本来打算在这里也用一个章节来写一些这方面的知识，但限于篇幅，不能写了。希望这些内容不会过于专业性，其中一些细节可能比较复杂，但大多数原则是很简单明了的。我的目标是高中生能理解大部分内容。我希望能在不久的将来在我的网站上放一个全面的空气动力学介绍

了解纸飞机和真正的飞机飞行的基本原理很重要。它们同样产生升力和拖力，并且同样会因此而稳定或不稳定。但纸飞机不但外形看上去和真飞机不同，它的空气动力原理也和真飞机有不同之处。这些不同点虽然不明显，但确实影响纸飞机的飞行。

2.为什么纸飞机很真飞机外形不同 大多数真飞机有机翼、尾翼和机身（来承载飞行员和乘客）。大多数纸飞机只是将纸折出一对翅膀和一个

低速、亚音速飞机的空气动力

环境c091 王亚飞

飞机上的空气动力学和现在的流体力学有着相同的特点，研究空气动力学可以间接的学习流体力学，而空气动学上的最突出的应用就是飞机，所以现在着重讲述下飞机的空气学特点，

翼型的升力和阻力

飞机之所以能在空中飞行，最基本的事实是，有一股力量克服了它的重量把它托举在空中。而这种力量主要是靠飞机的机翼与空气的相对运动产生的。

迎角的概念 飞行速度（飞机质心相对于未受飞机流场影响的空气的速度）在飞机参考平面上的投影与某一固定基准线（一般取机翼翼根弦线或机身轴线）之间的夹角，称为迎角(图2.3.5(a))，用α表示。当飞行速度沿机体坐标系（见2.4.1节）竖轴的分量为正时，迎角为正。

如果按照相对气流（未受飞机流场影响的气流）方向，则相对气流速度（未受飞机流场影响的空气相对于飞机质心的运动速度）在飞机参考平面上的投影与某一固定基准线之间的夹角就是迎角，且当相对速度沿机体坐标系竖轴的分量为负时，迎角为正(图2.3.5(b))。

图2.3.5 迎角

图2.3.6小迎角α下翼剖面上的空气动力 1—压力中心 2—前缘 3—后缘 4—翼弦

升力和阻力的产生 根据我们已经讨论过的运动的转换原理，可以认为在空中飞

第四章 风力发电的空气动力学原理

风机叶片在空气中的受力特性与飞机的机翼在空气中的受力相类似，所以对风机叶片的空气动力学研究很多是借鉴了对飞机的翼型的空气动力学的研究技术以及飞机翼型的制造技术。

飞机在空气中运动所引起的作用于飞机上的空气动力取决于空气的物理属性，飞机的几何形状、飞行姿态以及飞机与空气之间的相对速度，因此在讨论空气动力的产生及其变化规律之前，首先来研究空气的基本属性。

空气动力学是关于气流特性的学说，相对于固体而言气体的特性。空气动力学定律，尤其是旋涡、推力、正面阻力和升力使得飞机可以飞行。相同的定律对于滑翔也很重要。空气动力学是一门复杂的科学。并非在每种具体情况下都可以通过假设计算对特定现象作数字上或理论上的精确说明，因而要利用风洞试验结果。所以空气动力学也是一门以经验为依据的科学。

气体和液体统称为流体。气体和液体同固体相比较，分子间引力较小，分子运动较强烈，分子没有一定的排列规律，这就决定了气体和液体具有共同的特性，不能保持一定形状，而具有流动性。

从力学性质来看，固体具有抵抗压力、拉力和切力的能力。因而在外力作用下，通常发生较小的变形，而且到了一定程度后变形就停止。流体由于不能保持一定形状，所以它不能抵抗切力。当他受

音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆（Sonic Boom）。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。

除此之外，由于在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气，有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

[编辑本段]飞机音障共振瞬间

人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数MO.9空中时速约950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。要进一步提高速

1. 已知有架高亚声速飞机在8000m的上空飞行，速度为900kmh，试求： （1）该机前缘驻点处的温度是多少度？

（2）若机翼上表面前缘附近某点的流速已达到400ms，此时该点的气体静温是多少度？ （已知8000m处高空的温度为236.22K）

2. 一喷管的出口速度为最大速度

3. 无粘量热完全气体作定常绝热运动，已知沿流线上两点1和2有相同静压

（1）若此两点总压不同，即

Vmax的一半，求以Vmax表示的a，M，?。

p1?p2：

p01?p02，求证：

??1??p01????1p?V2??02? ???1???1V2?1?M122（2）如果p01?p02，则代表什么流动？

4. 在管道中流动的空气，其压力为137768.4Nm2（绝对），M?0.6，流量

m?0.227kgs，管道面积为6.45cm2，试求（1）气流的总温T0=？（2）在不减少

气流流量的条件下，其截面积可减少的最大百分数为多少?（3）如按（2）的最大可能缩减面积，求最小截面处的压力和速度。

5. 理想气体沿变截面管道作定常流动，上下游两个截面分别记为1和2。已知在截面1处

的气流参数为T1?62oC，M1?0.3，p1?0.65atm。今测得截面2处的M2?0.8。试

音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆（Sonic Boom）。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。

除此之外，由于在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气，有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

[编辑本段]飞机音障共振瞬间

人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数MO.9空中时速约950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。要进一步提高速

无

诚信保证

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。 本人签字： 编号：

西北工业大学考试试题（卷）

2009 －2010 学年第 二学期

开课学院 航 空 学 院 课程 流 体 力 学 基 础 学时 考试日期 2010年06月18日 考试时间 2 小时 考试形式（

闭

）（

A）卷

无

2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。 共2页 第1页

西北工业大学命题专用纸

无

无

第三章 - 飞行空气动力学

飞行空气动力学介绍作用于飞机上的力的相互关系和由相关力产生的效应。

作用于飞机的力

至少在某些方面，飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力，阻力，升力和重力的飞行控制能力。飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。对这些力和控制他们的方法的理解越好，飞行员执行时的技能就更好。 下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力。

推力是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。它和阻力相反。作为一个通用规则，纵轴上的力是成对作用的。然而在后面的解释中也不总是这样的情况。 阻力是向后的阻力，由机翼和机身以及其他突出的部分对气流的破坏而产生。阻力和推力相反，和气流相对机身的方向并行。

重力由机身自己的负荷，乘客，燃油，以及货物或者行礼组成。由于地球引力导致重量向下压飞机。和升力相反，它垂直向下地作用于飞机的重心位置。 升力和向下的重力相反，它由作用于机翼的气流动力学效果产生。它垂直向上的作用于机翼的升力中心。

在稳定的飞行中，这些相反作用的力的总和等于零。在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律)。无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。也不等于说四个力总是相等的。这仅仅是说成对的反作用力大小相等，因此各

空气动力学基础及飞行原理笔试题 1绝对温度的零度是： C

A -273℉ B -273K C -273℃ D 32℉ 2 空气的组成为 C

A 78％氮，20％氢和2％其他气体 B 90％氧，6％氮和4％其他气体 C78％氮，21％氧和1％其他气体 D 21％氮，78％氧和1％其他气体 3 流体的粘性系数与温度之间的关系是? B A液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C液体的粘性系数与温度无关。 D气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4 在大气层内，大气密度： C

A在同温层内随高度增加保持不变。 B随高度增加而增加。

C随高度增加而减小。 D随高度增加可能增加，也可能减小。 5 在大气层内，大气压强： B

A随高度增加而增加。 B随高度增加而减小。

C在同温层内随高度增加保持不变。 C随高度增加可能增加，也可能减小。 6 增出影响空气粘性力的主要因素 B C

A空气清洁度 B速度梯度 C空气温度 D相对湿度 7 对于空气密度如下说法正确

固定翼飛機 飛行原理簡介

1

甲、固定翼飛機之基本空氣動力學

氣動力中心 ac氣動升力 La一、空氣動力之型式 翼弦線氣動力矩 Ma ?下洗氣流改變相對風方向 ?下洗角遠端氣動阻力Da? ?並且 La?Ue 而DaUe 相對風UUwd:下洗風?:有效功角有效相對風Ue --- La及Da皆以ac為施力 e 點，但Ma與ac無關。 通常,wd??U?Ue?U,?e?? ?Da不等於飛行的阻力(§三)

二、空氣動力之數學 --- ?air：空氣密度 --- S：翼面積 ?La、Da及Ma之量化關係： Cl221Cd?USC??USC La?1 ll2aire2air221?USCM??USCm Da?1、da2air2air? --- Cl、Cd、Cm：與?成右圖之函數關係的常數

討論：(1) Cm幾乎與?無關 (2) Cl與?的函數存在有線性區 ?La函數之線性關係：Cl?aw? --- aw：線性區之函數斜率

--- aw的值為機翼之3D形狀的函數