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時間:2011-02-10 15:42來源:藍天飛行翻譯 作者:admin
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三、國際標準大氣
由大氣飛行環境可知,大氣的密度、溫度、壓強等項參數隨著地理位置、離地面的高度和季節等的變化而變化,因而使飛機上的空氣動力和飛行性能隨之變化。因此,同一架飛機在不同的地點飛行,所顯示的飛行性能是不一樣的。就是同一架飛機在同一地點飛行,只要季節或時間不同,所表現的飛行性能也會不同。至于不同的飛機,所表現的結果就更不同了。這就為比較飛機的飛行性能帶來困難。為了有一個研究空氣動力和飛行性能的統一標準,國際航空界協議,人為地規定了大氣溫度、密度、壓強等隨高度變化的關系,這就是國際標準大氣。該規定以地球中緯度地區大氣參數的平均值作為標準。其主要特點如下:
()以海平面作為高度 "計算的起點。在 " 的高度上,國際標準大氣的溫度 %& ’(()**+ ’ ,);壓力 -&  .)’+/ -0,密度 & +))’  12 34.。
())高度在  14以下,隨著高度的增加,溫度呈直線下降。高度每增加  14,溫度下降約 /+ ’((/+’ ,)。高度在  5) 14的范圍內,溫度保持不變,為 6 ’/+ ’(()/+ /’ ,)。高度在 ) 5 .)14的范圍內,溫度隨高度的增加呈直線上升,每升高 
14,溫度上升約 ((,)
第二節 7低速氣流的特性
所謂低速氣流,是指流動速度小于 + .倍音速(音速用 0表示)的氣流。所謂氣流特性,就是指流動中的空氣其壓強、密度、溫度以及流管粗細同氣流速度之間相互變化的關系。
一、流場的概念
+流體
氣體和液體統稱為流體。
氣體和液體的共同特性是不能保持一定形狀,具有流動性。
氣體和液體的不同點表現在液體具有一定的體積,不可壓縮;而氣體可以壓縮。
需要指出的是,當所研究的問題并不涉及到壓縮性時,所建立的流體力學規律,
既適合于液體也適合于氣體。當計及壓縮性時,氣體和液體就必須分別處理。氣體
雖然是可壓縮的,但在許多工程中,氣體的壓力和溫度變化不大(如低壓等)、氣流速
度遠小于音速(如速度 89 +.:)時,可以忽略氣體的壓縮性,這時即把氣體看作為不
可壓縮的流體。這樣近似能使問題簡化并不會引起太大的誤差。
)+流場
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我們把流體所占據的空間稱為流場。
用以表征流體特性的物理量如速度、溫度、壓強、密度等,稱為流體的運動參數。所以流場又是分布上述運動參數的場。 "定常流動與非定常流動根據運動參數隨時間的變化,我們可以將流動分為定常流動與非定常流動。如果流場中流體的運動參數不僅隨位置不同而不同,而且隨時間變化而變化,這樣的流動稱為非定常流動。
如果流場中流體的運動參數只隨位置改變而與時間無關,這樣的流動稱為定常流動。限于課程性質和課時,本課程只研究定常流動。 "流線流線是流場中某一瞬時的一條空間曲線,在該線上各點的流體質點所具有的速
度方向與曲線在該點的切線方向重合。流線具有以下特征:()非定常流動時,由于流場中速度隨時間改變,經過同一點的流線的空間方位和形狀是隨時間改變的。(%)定常流動時,由于流場中各點流速不隨時間改變,所以同一點的流線始終保持不變,且流線與跡線(流場中流體質點在一段時間內運動的軌跡線)重合。()流線不能相交也不能折轉。因為空間每一點只能有一個速度方向,所以不能有兩條流線同時通過同一點。()流場中的每一點都有流線通過。由這些流線構成流場的總體稱為流線譜,簡稱流譜。
&"流管和流束
在流場中任畫一封閉曲線,在該曲線上每一點做流線,由這許多流線所圍成的管狀曲面稱為流管。
由于流管表面是由流線所圍成,而流線不能相交,因此流體不能穿出或穿入流管表面。這樣,流管就好像剛體管壁一樣把流體運動局限在流管之內或流管之外。在穩定流時流管好像真實管子一樣。
充滿在流管內的流體。稱為流束。
二、運動的轉換
當飛機在原來靜止的空氣中作等速直線飛行時,將引起物體周圍空氣的運動,同時空氣將給飛機以作用力。研究這種空氣運動的規律和作用力是空氣動力學所面臨的任務之一。這里有兩種坐標系可以使用,一種是采用靜止坐標系— ——坐標系固連
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于地球上,直接將牛頓定律用于空氣對物體的相互作用;另一種是采用動坐標系— ——坐標系固連于等速飛行的飛機上,也就是在飛機上看空氣的運動及其對物體的作用力。而用這兩種坐標系求得物體所受的力是完全相同的。這就是運動的轉換原理,它是根據加利略的相對原理而建立的。
相對原理,即如果在一個運動物體系上附加上一個任意的等速直線運動,則此附加的等速直線運動并不破壞原來運動的物體系中各物體之間的相對運動,也不改變各物體所受的力。
利用運動的轉換原理,使問題的研究大為簡化。設物體以速度 在靜止空氣中運動,根據相對原理,可以給物體系(物體與周圍空氣)加上一個與速度 大小相等方向相反的速度。這樣得到的運動,與物體靜止不動,無窮遠處氣流以速度 流向物體的情況,空氣作用在物體上的力是完全相同的,這就是運動的轉換原理。也就是說,空氣作用在物體上的力,并不決定于空氣或物體的絕對速度,而決定于二者之間的相對運動。
三、連續性定理
為了說明該原理,可以先從一些生活經驗談起。我們在河岸土可以看到,在河道寬而深的地方,河水流得比較慢;而在河道窄而淺的地方,卻流得比較快。夏天乘涼時,我們總喜歡坐在兩座房屋之間的過道中,因為那里常有“穿堂風”。在山區你可以看到山谷中的風經常比平原開闊的地方來得大。這些現象都是流體“連續性定理”在自然界中的表現。下面我們來推導連續性定理。
質量守恒定律是自然界基本的定律之一,它說明物質既不會消失,也不會憑空增加。如果把這個定律應用在流體的流動上,就可以得出這樣的結論:當流體低速、穩定、連續不斷地流動時,流管里的任一部分,流體都不能中斷或積聚,在同一時間內,流進任何一個截面的流體質量和從從另一個截面流出的流體質量應當相等。
它說明了氣流速度和流管截面積之間的關系。由此看出,當低檔速定常流運時,氣流速度的大小與流管的截面積成反比,這就是連續性定理。也可以粗略地說,截面積小的地方流速快,而截面積大的地方則流速慢。
 
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