微型飞行器空气动力学研究

　2005年9月系统工程理论与实践第9期　文章编号:100026788(2005)0920137205

微型飞行器空气动力学研究

李占科,宋笔锋,张亚锋

(西北工业大学航空学院,陕西西安710072)

摘要:　围绕与微型飞行器相关的低雷诺数空气动力学问题,进行了低雷诺数翼型气动特性的数值分析

研究、低马赫数低雷诺数流场数值计算方法研究、考虑扑翼结构弹性变形的气动特性估算方法研究、微

型飞行器气动特性估算的非定常涡格法研究和微型飞行器的风洞试验研究,取得的研究成果对微型飞

行器的发展具有重要的参考价值和指导意义.

关键词:　微型飞行器;雷诺数;扑翼;风洞试验

中图分类号:　V27912 文献标识码:　A

Aerodynamics Research on M icro Air Vehicles

LI Zhan2ke,S ONG Bi2feng,ZHANG Y a2feng

(School of Aeronautics,N orthwestern P olytechnical University,X i’an710072,China)

Abstract:　In the paper,Based on the low Reynolds number aerodynamics of the micro air vehicles(M AVs),s ome

researches were done.such as aerodynamics characteristic numerical analysis research on the air foil at low Reynolds

numbers,numerical calculation method of low Mach low Reynolds numbers fluid field,estimation method research on

aerodynamic characteristic of the aeroelastic flapping wing,unsteady v ortex method of aerodynamics characteristic

estimation and wind tunnel test of M AVs.The results of this paper have im portant reference value and instructive

meaning to the development of M AVs.

K ey w ords:　micro air vehicles(M AVs);Reynolds number;flapping wing;wind tunnel test

1　引言

近年来,微型飞行器作为一种新型的航空飞行器,在国内外形成了新的研究热潮.低速和小尺寸共同决定了微型飞行器的飞行雷诺数很低(105左右),这远低于传统飞行器(包括普通的无人驾驶飞机)的飞行雷诺数范围(106～108以上).微型飞行器必须在低雷诺数条件下仍能保持良好的气动性能,而这方面的研究目前尚处在探索阶段.本文主要围绕与微型飞行器有关的低雷诺数空气动力学问题,进行了数值计算和风洞试验等方面的研究,取得了具有一定参考价值的研究成果.

2　微型飞行器空气动力学研究

211　低雷诺数翼型气动特性的数值分析研究

微型飞行器外形尺寸小,速度低,基于微型飞行器尺寸的雷诺数也比较小,粘性效应相对强烈,流动易分离,准确求解这种低雷诺数的流场对湍流模型乃至整个数学模型都是一个极大的挑战.本研究针对低雷诺数问题,利用求解雷诺平均的NS方程,数值模拟了绕翼型的低雷诺数流动,分析了与低雷诺数流动有关的不稳定性.研究表明,分离流动都是不稳定的,会产生周期性的脱出涡.结合绕翼型的低雷诺数流动,对采用的计算模型进行了以下研究:

1)FNS方程与T LNS方程数值准确性的对比研究

分别采用FNS方程和T LNS方程计算了在条件:Ma=012,雷诺数Re=110×105,攻角α=1°时绕

收稿日期:2003207207

资助项目:总装气动预研项目(413130401)及国防基础科研项目(J1500C001)联合资助

作者简介:李占科(1973-),男,陕西岐山人,西北工业大学飞机系博士,主要从事与微型飞行器有关的研究.

E pler387翼型的层流流动.两种方法给出的计算结果非常接近,差别很小(如图1(a ),(b )所示).层流翼型后缘分离泡如图2所示,差别也比较小,但是T LNS 计算出的分离泡较FNS 方程的结果稍微偏大,这是由于考虑了三个方向的粘性自然会有较大的粘性耗散所致

.

图1　绕E ppler387翼型层流FNS 和T LNS 计算结果

图2　绕E ppler387翼型层流FNS 和T LNS 计算的翼型后缘分离泡

2)转捩位置对翼型气动特性的影响研究

在绕E pler387翼型的流动计算过程中必须预先给定转捩位

置,使流场固定转捩.目前,在CFD 方法中还没有非常完善的方

法来解决转捩判断问题,我们设定在距翼型前缘70%、80%、

90%位置处固定转捩及全湍流的Willcox K 2

ω湍流模型计算的流线如图3所示,可以看出不同的转捩位置对计算结果影响很

大,不同的转捩位置直接决定了分离泡的大小、位置.因此,只有

合理的给定转捩位置才能得到准确的结果.

212　低马赫数低雷诺数流场数值计算方法研究

计算了不同雷诺数情况下的NAC A0002前缘分离情况(如

图4所示),通过观察流场以及升力系数可以发现,在层流条件下随着雷诺数的增加,流动的前缘分离更加容易,在较小的迎角下就可以发生,而且分离的位置更加靠近前缘.在雷诺数处于10,000量级以上时,当流动发生前缘分离时,由于迎角增加带来的升力系数的增量比线性条件下略有增加,但是不会出现明显的增加量.随着前缘分离涡的发展增大,升力系数的增加量比线性条件下还会减少.当雷诺数在1,000量级时,随着迎角的增加,升力系数增量略有减少,而且这种趋势不会随着前缘分离而停止,在这里主要研究雷诺数对前缘分离的影响.

从上面的流线图可以看出,在低雷诺数尤其是雷诺数在10,000以下的情况,流动的前缘分离和后缘分离几乎同时产生,随着迎角的增大,前后缘的分离连在一起形成整个翼面的分离.总的来说,翼型前缘分离不会使翼型猛然出现一个升力的巨大增量,也不会出现升力丢失的情况.

213　考虑扑翼结构弹性变形的气动特性估算方法研究

扑翼气动性能的计算,采用较多的计算方法有:非定常气动估算方法、非定常面元法、非定常欧拉方程解法,甚至是更为准确的非定常N -S 方程解法.采用计算量较大的后三种计算方法无疑可以获得令人满意的计算结果,但是由于这些方法的计算速度较慢,不太适合用于设计目的.因此,我们采用基于修正片条理论的非定常气动力估算方法研究扑翼的气动性能,为以后微型扑翼飞行器的设计提供一定的参考.

采用的气动力估算模型,考虑了涡尾迹、前缘吸力、过失速的影响,以及翼剖面平均迎角、弯度、摩擦阻力的影响.该模型可以快速地估算出非定常运动机翼的平均升力、平均推力及克服气动载荷所需的输入功率,还可以计算出机翼在平衡飞行中的推进效率.

采用图5所示的一个翼展5148m ,重量18kg 的扑翼为算例.12个翼弦剖面的弦长分别为:6017、5116、4512、4117、4111、4214、3613、3110、2819、2311、1217,长度单位为厘米.机翼的扭转分布珋θw 是0.沿展向的翼型是Liebeck LPT 110A.

831系统工程理论与实践2005年9月

图3　绕E ppler387翼型湍流不同转捩位置的流线图

图4　NAC A0002流场图

图6是平均升力随动态扭转参数β变化的计算结果与文献[1]的比较,图7给出了一周期内推力随时间变化的计算结果,并与非定常Euler 方程计算的解进行了比较,其一致性也很好.从以上结果可得出结论,在只关心扑翼的升力、推力等基本气动特性时,非定常气动估算方法是可靠的,且计算量极小,特别适合扑翼飞行器的选型设计.

9

31第9期微型飞行器空气动力学研究

图5　机翼平面形状示意图214　微型飞行器气动特性估算的非定常涡格法研究

使用非定常涡格法计算了非定常运动的微型扑翼飞行器的气动特

性.验证了用非定常涡格法计算微型飞行器非定常运动气动特性的正

确性和有效性,可为微型飞行器的设计提供设计依据.

扑翼运动是一种周期性运动,在研究中除了要考虑上下扑动外,还

要考虑机翼的俯仰运动,所以采用如下模型来模拟扑翼的运动:α(t

)=α0+αmax cos (ω0t +<

α)β(t )=β0+βmax cos (ω0t +<

β)图6　平均升力特性

　图7　一周期内推力系数分布曲线

　1)俯仰运动

算例中,采用NAC A0012矩形直机翼,绕距前缘0125c 的轴转动,运动规律:

α(t )=3

°+10cos (ω0t )

β(t )=0

减缩频率k =011,Δt =c U ∞

.计算所得的C L ,C M 随迎角变化的曲线如图8所示,可以看出计算结果与实验结果基本一致.

图8　计算结果与实验结果的比较

2)挥舞运动

采用展弦比AR =8的平板矩形直机翼,绕x 轴转动,α0=αmax =0°,βmax =15°

,<α=90°,<β=0°,减缩频率k =011.图9和图10分别是β0=0°和β0=4°

时的计算结果,与参考文献[1]的结果比较,符合较好;相比之下,本方法所用时间大大减少.

215　低雷诺数下的微型飞行器的气动实验研究

为了验证、改进、提高西北工业大学研制的×××微型飞行器的气动性能,对该微型飞行器进行了探索性风洞试验.试验迎角为:-5°、-215°、0°、215°、5°、715°、10°、15°、20°、25°、30°.其升力系数曲线和升阻比曲线分别如图11、12所示,与NAS A 类似试验结果比较接近(NAS A 的试验结果参见参考文献[2]).

041系统工程理论与实践2005年9月

图9　β

0=0°

　图10　β

=4°

图11　升力系数曲线

图12　升阻比曲线

3　结束语

本文关于微型飞行器空气动力学问题的研究对微型飞行器的发展(如总体设计、气动布局设计等)具有重要的参考价值和指导意义.微型飞行器是一个包含多种交叉学科的高、精、尖技术,空气动力学问题仅是微型飞行器发展面临的关键技术问题和难点之一.此外,微型飞行器还面临动力、能源、飞控、导航、数据传输和系统集成等方面许多关键技术问题和难点[3],只有这些问题和难点真正得到解决,微型飞行器的发展才能迈上一个新台阶,才能真正走向实用化.

参考文献:

[1]　Delaurier J D.An aerodynamic m odel for flapping2wing flight[J].The Aeronautical Journal,1993,4:125-130.

[2]　Martin R,Luther N.Jenkins.S tability and C ontrol Properties of an Aeroelastic Fixed Wing M icro Aerial Vehicle[R].AI AA2012

4005,2001.

[3]　李占科,宋笔锋,宋海龙.微型飞行器的研究现状及其关键技术[J].飞行力学,2003,21(4):1-4.

141第9期微型飞行器空气动力学研究

空气动力学基础及飞行原理

M8空气动力学基础及飞行原理 1、绝对温度的零度是 A、-273℉ B、-273K C、-273℃ D、32℉ 2、空气的组成为 A、78％氮，20％氢和2％其他气体 B、90％氧，6％氮和4％其他气体 C、78％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? 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、空气的物理性质主要包括A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 5、下列不是影响空气粘性的因素是 A、空气的流动位置 B、气流的流速 C、空气的粘性系数 D、与空气的接触面积 6、气体的压力

、密度<ρ>、温度三者之间的变化关系是 A、ρ=PRT B、T=PRρ C、P=Rρ/ T D、P=RρT 7、在大气层内，大气密度 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。 8、在大气层内，大气压强 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。 D、随高度增加可能增加，也可能减小。 9、空气的密度 A、与压力成正比。 B、与压力成反比。 C、与压力无关。 D、与温度成正比。 10、影响空气粘性力的主要因素: A、空气清洁度 B、速度剃度 C、空气温度 D、相对湿度 11、对于空气密度如下说法正确的是 A、空气密度正比于压力和绝对温度 B、空气密度正比于压力，反比于绝对温度 C、空气密度反比于压力，正比于绝对温度 D、空气密度反比于压力和绝对温度 12、对于音速．如下说法正确的是: A、只要空气密度大，音速就大 B、只要空气压力大，音速就大 C、只要空气温度高．音速就大 D、只要空气密度小．音速就大 13、假设其他条件不变，空气湿度大 A、空气密度大，起飞滑跑距离长 B、空气密度小，起飞滑跑距离长 C、空气密度大，起飞滑跑距离短 D、空气密度小，起飞滑跑距离短 14、一定体积的容器中,空气压力 A、与空气密度和空气温度乘积成正比 B、与空气密度和空气温度乘积成反比 C、与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比 D、与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 15、一定体积的容器中．空气压力 A、与空气密度和摄氏温度乘积成正比

飞机的空气动力学.

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，可以认为在空中飞行的飞机是不动的，而空气以同样的速度流过飞机。如图2.3.6所示，当气流流过翼型时，由于翼型的上表面凸些，这里的流线变密，流管变细，相反翼型的下表面平坦些，这里的流线变化不大(与远前方流线相比)。根据连续性定理和伯努利定理可知，在翼型的上表面，由于流管变细，即流管截面积减小，气流速度增大，故压强减小；而翼型的下表面，由于流管变化不大使压强基本不变。这样，翼型上下表面产生了压强差，形成了总空气动力R，R的方向向后向上。根据它们实际所起的作用，可把R分成两个分力：一个与气流速度v垂直，起支托飞机重量的作用，就是升力L；另一个与流速v平行，起阻碍飞机前进的作用，就是阻力D。此时产生的阻力除了摩擦阻力外，还有一部分是由于翼型前后压强不等引起的，称之为压差阻力。总空气动力R与翼弦的交点叫做压力中心(见图 2.3.6)。好像整个空气动力都集中在这一点上，作用在翼型上。 根据翼型上下表面各处的压强，可以绘制出翼型的压强分布图(压力分布图)，如图 2.3.7(a)所示。图中自表面向外指的箭头，代表吸力；指向表面的箭头，代表压力。箭头都与表面垂直，其长短表示负压(与吸力对应)或正压(与压力对应)的大小。由图可看出，上表面的吸力占升力的大部分。靠近前缘处稀薄度最大，即这里的吸力最大。

空气动力学期末复习题

第一章 一：绪论；1.1大气的重要物理参数 1、 最早的飞行器是什么？——风筝 2、 绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。——9 5)32(?-T =T F C 15.273+T =T C K 6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么?——C F K 二：1.1大气的重要物理参数 1、 海平面温度为15C 时的大气压力为多少？——29.92inHg 、760mmHg 、 1013.25hPa 。 3、下列不是影响空气粘性的因素是(A) A 、空气的流动位置 B 、气流的流速 C 、空气的粘性系数 D 、与空气的接触面积 4、假设其他条件不变，空气湿度大(B) A 、空气密度大，起飞滑跑距离长 B 、空气密度小，起飞滑跑距离长 C 、空气密度大，起飞滑跑距离短 D 、空气密度小，起飞滑跑距离短 5、对于音速．如下说确的是: (C) A 、只要空气密度大，音速就大 B 、只要空气压力大，音速就大

C、只要空气温度高．音速就大 D、只要空气密度小．音速就大 6、大气相对湿度达到（100％）时的温度称为露点温度。 三：1.2 大气层的构造；1.3 国际标准大气 1、大气层由向外依次分为哪几层？——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。 2、对流层的高度．在地球中纬度地区约为(D) A、8公里。 B、16公里。 C、10公里。 D、11公里 3、现代民航客机一般巡航的大气层是（对流层顶层和平流层底层）。 4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于（对流层）。 5、国际标准大气指定的依据是什么？——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。 6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B) A、P=1013 psi T=15℃ρ=1、225kg／m3 B、P=1013 hPA、T=15℃ρ=1、225 kg／m3 C、P=1013 psi T＝25℃ρ=1、225 kg／m3 D、P=1013 hPA、T＝25℃ρ=0、6601 kg／m3 7. 马赫数-飞机飞行速度与当地音速之比。 四：1.4 气象对飞行的影响；1.5 大气状况对机体腐蚀的影响

微型飞行器空气动力学研究

2005年9月系统工程理论与实践第9期　文章编号:100026788(2005)0920137205 微型飞行器空气动力学研究 李占科,宋笔锋,张亚锋 (西北工业大学航空学院,陕西西安710072) 摘要:　围绕与微型飞行器相关的低雷诺数空气动力学问题,进行了低雷诺数翼型气动特性的数值分析 研究、低马赫数低雷诺数流场数值计算方法研究、考虑扑翼结构弹性变形的气动特性估算方法研究、微 型飞行器气动特性估算的非定常涡格法研究和微型飞行器的风洞试验研究,取得的研究成果对微型飞 行器的发展具有重要的参考价值和指导意义. 关键词:　微型飞行器;雷诺数;扑翼;风洞试验 中图分类号:　V27912 文献标识码:　A Aerodynamics Research on M icro Air Vehicles LI Zhan2ke,S ONG Bi2feng,ZHANG Y a2feng (School of Aeronautics,N orthwestern P olytechnical University,X i’an710072,China) Abstract:　In the paper,Based on the low Reynolds number aerodynamics of the micro air vehicles(M AVs),s ome researches were done.such as aerodynamics characteristic numerical analysis research on the air foil at low Reynolds numbers,numerical calculation method of low Mach low Reynolds numbers fluid field,estimation method research on aerodynamic characteristic of the aeroelastic flapping wing,unsteady v ortex method of aerodynamics characteristic estimation and wind tunnel test of M AVs.The results of this paper have im portant reference value and instructive meaning to the development of M AVs. K ey w ords:　micro air vehicles(M AVs);Reynolds number;flapping wing;wind tunnel test 1　引言 近年来,微型飞行器作为一种新型的航空飞行器,在国内外形成了新的研究热潮.低速和小尺寸共同决定了微型飞行器的飞行雷诺数很低(105左右),这远低于传统飞行器(包括普通的无人驾驶飞机)的飞行雷诺数范围(106～108以上).微型飞行器必须在低雷诺数条件下仍能保持良好的气动性能,而这方面的研究目前尚处在探索阶段.本文主要围绕与微型飞行器有关的低雷诺数空气动力学问题,进行了数值计算和风洞试验等方面的研究,取得了具有一定参考价值的研究成果. 2　微型飞行器空气动力学研究 211　低雷诺数翼型气动特性的数值分析研究 微型飞行器外形尺寸小,速度低,基于微型飞行器尺寸的雷诺数也比较小,粘性效应相对强烈,流动易分离,准确求解这种低雷诺数的流场对湍流模型乃至整个数学模型都是一个极大的挑战.本研究针对低雷诺数问题,利用求解雷诺平均的NS方程,数值模拟了绕翼型的低雷诺数流动,分析了与低雷诺数流动有关的不稳定性.研究表明,分离流动都是不稳定的,会产生周期性的脱出涡.结合绕翼型的低雷诺数流动,对采用的计算模型进行了以下研究: 1)FNS方程与T LNS方程数值准确性的对比研究 分别采用FNS方程和T LNS方程计算了在条件:Ma=012,雷诺数Re=110×105,攻角α=1°时绕 收稿日期:2003207207 资助项目:总装气动预研项目(413130401)及国防基础科研项目(J1500C001)联合资助 作者简介:李占科(1973-),男,陕西岐山人,西北工业大学飞机系博士,主要从事与微型飞行器有关的研究.

小型飞机库泡沫灭火系统的设计与施工

仅供参考[整理] 安全管理文书 小型飞机库泡沫灭火系统的设计与施工 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共4 页

小型飞机库泡沫灭火系统的设计与施工随着我国经济建设规模的扩大，民航系统执管大型客机的航空公司已达30家，都需要建筑飞机维修库，现结合山东太古飞机库的施工情况，谈一下小型飞机库泡沫灭火系统设计与施工中的几个问题。 根据飞机库停放和维修区的防火分区允许最大面积规定：I类飞机库30000m＾2；Ⅱ类飞机库5000m＾2；Ⅲ类飞机库3000m＾2。山东太古飞机库停放和维修区建筑面积为2770m＾2，属于Ⅲ类飞机维修库。此工程主要设置了固定式手控泡沫炮、半固定式泡沫枪、消火栓灭火系统，灭火剂选用3％AFFT水成膜泡沫液。 一、泡沫炮灭火系统 据飞机库设计规范，泡沫炮一次灭火泡沫混合液的连续供给时间不应小于10分钟，消防水连续供给时间不应小于30分钟。依据泡沫炮压力——流量曲线表查得：当泡沫炮进口工作压力为0．5—0．6Mpa时，流量为25L／s，故两门炮每次灭火所需泡沫浓缩液＝25L／s×2门 ×60S×10min×3％＝900（L），每次灭火所需消防用水量＝25L／s×2门×60S×（10×0．97＋20）／1000＝89．1m＾3。据产品说明书及实验实测数据，可保证两股射流同时到达飞机停放和维修区任一部位。 二、泡沫枪及消火栓灭火系统 据飞机库设计规范，泡沫枪一次灭火泡沫混合液的连续供给时间不应小于20分钟，消防水连续供给时间不应小于2h。依据泡沫枪压力——流量曲线表查得：当泡沫枪进口工作压力为0．5—0．6Mpa时，流量为4．0L／s，有效射程17M。当使用两支泡沫枪同时灭火时每次所需泡沫浓缩液＝4．0L／s×2门×60S×20min×3％＝288（L），每次灭火所需消防用水量＝4．0L／s×2门×60S×120min／1000＝57．6m＾3。机库 第 2 页共 4 页

空气动力学试卷及答案

空气动力学试卷A 选择题（每小题2分，共20 分） 1. 温度是表示一个（）的特性。 A. 点 B. 线 C. 面 D.体 2. 通常压强下，空气是否有压缩性（） A. 无 B. 有 C.不确定 D.以上都有可能 3. 升力系数的 表达式为（） A. B. C. D. 4. 矢量的和的矢量积（叉乘） 符合（） A. 左手法则 B. 右手法则 C. 左、右手法则都符合 D. 左、 右手法则都不符合 5. 下列哪种情况出现马赫锥：( ) 小扰动在静止空气中传 播小扰动在亚声速气流中传播小扰动在声速气流中传播小扰动在超声速气流 中传播 6. 膨胀波是超声速气流的基本变化之一，它是一种（）的过程： A. 压 强上升，密度下降，流速上升 B. 压强下降，密度下降，流速下降 C. 压强下降， 密度下降，流速上升 D. 压强上升，密度下降，流速下降 7. 边界层流动中， 边界层内流体的特性是：( ) A. 流速在物面法向上有明显的梯度，流动是有旋、 耗散的 B. 流速在物面法向上无明显的梯度，流动是有旋、耗散的 C. 流速在物 面法向上有明显的梯度，流动是无旋的 D. 流速在物面法向上无明显的梯度，流 动是无旋的 8. 低速翼型编号NACA2412中的4表示什么：( ) A. 相对弯度为 40% B. 相对弯度的弦向位置为40% C. 相对厚度为40% D. 相对厚度的弦向位置 为40% 9. 对于一个绝热过程，如果变化过程中有摩擦等损失存在，则熵必有 所增加，必然表现为：( ) A. B. C. D.不能确定10. 马赫数Ma的表达式为：( ) A. B. C. D. 二、填空题（每小题3分，共15分） 1. 流体的压强就是气 体分子在碰撞或穿过取定表面时，单位面积上所产生的法向力。定义式是：

微型飞行器

图1：微型飞行器图2：微型直升机

命题教师：1.出题用小四号、宋体输入打印， 纸张大小为8K. 考 生：1.不得用红色笔，铅笔答题，不得在试题纸外的其他纸张上答题，否则试卷无效。2.参加同卷考试的学生必须在“备注”栏中填写“同卷”字样。3.考试作弊者，给予留校察看处分；叫他人代考或代他 人考试者，双方均给予开除学籍处理。并取消授予学士学位资格，该科成绩以零分记。 监测化学、核或生物武器，侦察建筑物内部情况。可适用于城市、丛林等多种战争环境。因为其便于携带，操作简单，安全性好的优点，可以在部队中大量装备。在非军事领域，配置有相应传感器的微型飞行器可以用来搜寻灾难幸存者、有毒气体或化学物质源，消灭农作物害虫等。 1.4主要特点 微型飞行器不同于传统概念上的飞机，它是MEMS （微机电系统）集成技术的产物。微型飞行器的姿态控制系统中的微型地平仪、微型高度计，导航系统中的微型磁场传感器和微型加速度计、微陀螺仪等，飞行控制系统中的微型空速计、微型舵机等，在微型飞行器上应用的微型摄像机、微型通讯系统等，都需要MEMS 技术的支持，以减少体积和重量，改善飞行器的性能。微型飞行器的动力——微型发动机也需利用MEMS 技术制造，所以说，微型飞行器除机身和机翼外，都需依靠MEMS 技术，甚至机翼也可以用MEMS 技术制造灵巧蒙皮，以控制飞行器的飞行姿态。 2 研究现状 从已有的研究情况看，大致可将微型飞行器分为两类：一类是以DARPA 定义为基础相应研制的15厘米左右的微型飞行器；另一类是尺寸更加微小的只有几个厘米或毫米大小的微型飞行器或微型飞行机器人。 根据发展情况，微型飞机主要有三大类别，分别是固定翼微型飞行器，微小扑翼机和微型直升机，以下列举几种： （1） Aero Vironment 公司的“Black Widow ” 该微型飞行器采用固定翼飞行模式，外形类似于盘装飞碟。最大直径15厘米，由微电机驱动前置螺旋桨产生拉力，采用锂电池提供能源，微型飞控系统由计算机、无线接收器和三个微电机驱动的执行器组成。经试飞其留空时间为16分钟，最大飞行速度70公里/小时。设计人员目前正在为其添加必要的通信系统和导航设备，以使其更加具备实用要求。“Black Widow ”代表了目前为飞行器的较高技术水平。 （2） Lockheed Martin 公司的“MicroST AR ” “MicroST AR ”也是一种采用固定翼飞行模式的微型飞行器，他的设计总重为85克，留空时间20分钟，未来将具备GPS 导航定位系统和摄像功能。Lockheed Martin 公司计划将“MicroST AR ”设计成为战场上前所未有的高效侦察工具。 图3： “Black Widow ”微型飞行器 图4：“MicroST AR ”微型飞行器 （3） Lutronix 公司与Auburn 大学合作研制的“Kolibri ” 该微型飞行器是一种旋翼飞机，能够垂直起降和悬停，其直径为10厘米，总重316克，有效负载约100克，可飞行时间30分钟，装有Draper 实验室研制的GPS 、加速度计和陀螺仪集成系统等，动力装置为D-STAR 公司提供的微型柴油发动机。旋翼微型飞行器与固定翼微型飞行器相比的最大优点是能够垂直起降和悬停，因此比较适宜于在室内等狭小空间或较复杂地形环境中使用。 （4） Caltech 的扑翼“MicroBat ” “MicroBat ”是一种防生物飞行方式的扑翼微型飞行器，其机翼是通过模仿蝙蝠和昆虫的翅膀，并用MEMS 技术加工制作而成。该微型飞行器的研究人员通过大量实验研究了扑翼飞行方式的非定常空气动力学特征，并制作了一种轻型传动机构将微电机的转动转变为了机翼的扇动。飞行试验表明该微型飞行器目前使用电池作为能源可飞行5-20秒。 图4：“Kolibri ”微型飞行器 图5： “MicroBat ”微型飞行器 （5） 美国环境航空公司研制的“黑寡妇”微型飞机

飞控设计

四旋翼飞控系统设计文档第一章绪论 1.1研究背景 任何由人类制造、能飞离地面、在空间飞行并由人来控制的飞行物，称为飞行器。在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、滑翔机、飞艇、飞机、直 升机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。飞行器 不仅广泛应用于军事，在民用领域的作用也在增加，机载GPS 和MEMS(Micro- Electro-Mechanical Systems)惯性传感器的飞行器甚至可以在没有人为控制的室外环境中飞行，也就是大家所熟知的无人机，。因此国内外研究人员对飞行器进行了大量研究。对飞行器的研究目前主要包括固定翼、旋翼及扑翼式三种，而我们所研究的四旋翼飞行器在布局形式上属于旋翼的一种，相对于别的旋翼式飞行器来说四旋翼飞行器结构紧凑，能产生更大的升力，而且不需要专门的反扭矩桨保持飞行器扭矩平衡。四旋翼飞行器能够垂直起降，不需要滑跑就可以起飞和着陆，从而不需要专门的机场和跑道，降低了使用成本，可以分散配置，便于伪装，对敌进行突袭和侦察。 四旋翼飞行器能够自由悬停和垂直起降，结构简单，易于控制，这些优势决 定了其具有广泛的应用领域，在民用，医疗，军事等领域都有着无限的潜力。在民用领域，它可以进行航拍，以得到在地面难以测量和计算的数据；在医疗领域，四旋翼直升机可以进入普通地面机器人难以到达的地区进行搜救等活动，最大程度的避免人员财产损失；在军用方面，四旋翼直升机可以作为侦查使用，它飞行灵活，稳定，同时，若在四旋翼直升机上增加其他机械装置，则可以利用它完成更加复杂和重要的任务。 然而，作为一个MIMO 非线性系统，四旋翼飞行器输入变量与输出变量之间的耦合作用、时变非线性的动力学特征、系统本身的不确定性及外部的干扰等的引入，使得系统的控制问题变得十分复杂。如何能够设计出有足够的飞行动力并且具有良好稳定性的控制系统，是四旋翼飞行器如今面临的主要问题，这也使得强大而又易于控制的发动机和控制飞行器协调工作的控制系统成为四旋翼飞行器设计的关键。 近几年来，国外一些知名研究机构扩展了四旋翼飞行器的研究领域，希望其在无GPS 信号的室内环境中可以利用一些特定的传感器数据进行导航，所以拥有一个稳定的飞控系统是非常必要的，而国内对于四旋翼飞行器飞控系统的研究起步较晚，一些稳定的飞控系统都被商品化，我们不能对其根据自己的需求进行修改，这给我们的研究带来很多的不便，因此我们需要开发一款属于自己的飞控系统。

飞行器动力工程专业航空概论总复习题

民航概论总复习题 （说明：黑体字题目系分析题和简答题，其余为选择题和填空题） 一、绪论部分 1、飞行器一般分为几类？分别是什么？ 2、大气层如何分层，各有什么特点？适合飞机飞行的大气层是哪层？ 3、第一架飞机诞生的时间是哪一天，由谁制造的？ 4、何谓国际标准大气？ 5、目前世界上公认的第一个提出固定机翼产生升力理论的人是谁？哪个国家 的？ 6、率先解决滑翔机的稳定和操纵方法的人是谁？哪个国家的？ 7、我国飞机和发动机主要设计、制造单位有哪些？ 8、目前国际上著名的航空发动机和民用飞机制造企业及其生产的产品型号。 二、空气动力学基础部分 1、何谓飞机机翼的展弦比？根梢比？ 2、马赫数和雷诺数的数学表达式和表示意义。 3、连续性方程和伯努利方程的数学表达式，并说明其物理意义。 4、超音速气流经过激波后气流参数将发生何种变化？ 5、举例说明亚音速和超音速气流在变截面面积管道中流动，其气流参数将发生 何种变化？ 6、在空气中声速的大小主要取决于什么？ 7、何谓相对运动原理？ 三、飞行原理部分 1.何谓临界马赫数？ 2.何谓飞机的安定性? 3.影响飞机稳定性的因素有哪些？如何影响？ 4.何谓马赫数？与空气的压缩性有什么关系？ 5.低速飞机的飞行阻力有哪些？各自的减阻措施有哪些？ 6.飞机的升力是如何产生的？升力如何计算？

7.机翼升力的表达式及各项物理意义，影响机翼升力的因素主要有哪些？ 8.何谓升阻比？ 9.何谓飞机过载？一般数值是多少？ 10.增升的基本方法有哪些？举例说明波音737飞机的增升方法和原理。 11.试分析飞机机翼采用后掠角的利弊 12.飞机采用流线体是为了减小哪一种阻力？ 13.扰流板一般在飞机飞行的哪一个阶段打开？ 14.增大飞机的翼展可以减小飞机的什么阻力？ 15.何谓飞机的主操纵面？ 16.机翼后掠角和飞行速度有什么关系？ 17.翼梢小翼的作用是什么？ 18.飞机如果保持同一马赫数，在高空飞行时的绝对速度大，还是在低空飞行 时的绝对速度大？ 四、航空发动机部分 1.航空航天发动机可分为哪几类，各类又如何细分？ 2.何谓喷气发动机的推重比？目前先进军用发动机推重比的水平？ 3.目前大型客机常用哪种类型的发动机? 主要生产厂家有哪几个？ 4.叙述螺旋桨的构成及其工作原理。 5.试说明活塞发动机的工作原理。 6.发动机在飞机上的安装位置主要有哪些？翼下吊挂布局的优点是什么？ 7.简述涡喷发动机的工作过程。 8.涡轮喷气发动机的核心机是指哪几个部件，并说出每个部件的作用。 9.发动机进气道的布置主要有哪些？ 10.何谓发动机的涵道比？军用机和民用机的发动机的涵道比一般在什么范 围? 11.风扇发动机推进效率高的主要原因是什么？涡扇发动机推力大的原因是 什么？ 12.小型直升机为何还使用活塞发动机？ 13.试说明涡轮轴发动机的结构特点？带自由涡轮的涡轴发动机的主要用

空气动力学基本概念

第一章 一、大气的物理参数 1、大气的(7个)物理参数的概念 2、理想流体的概念 3、流体粘性随温度变化的规律 4、大气密度随高度变化规律 5、大气压力随高度变化规律 6、影响音速大小的主要因素 二、大气的构造 1、大气的构造（根据热状态的特征） 2、对流层的位置和特点 3、平流层的位置和特点 三、国际标准大气（ISA） 1、国际标准大气（ISA）的概念和基本内容 四、气象对飞行活动的影响 1、阵风分类对飞机飞行的影响（垂直阵风和水平阵风*） 2、什么是稳定风场？ 3、低空风切变的概念和对飞行的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响 1、大气湿度对机体有什么影响？ 2、临界相对湿度值的概念 3、大气的温度和温差对机体的影响 第二章 1、相对运动原理 2、连续性假设 3、流场、定常流和非定常流 4、流线、流线谱、流管 5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。 二、流体流动的基本规律 1、连续方程的含义和几种表达式（注意适用条件） 2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动，流管变细，流线变密，流速变快；流管变粗，流线变疏，流速变慢。 3、伯努利方程的含义和表达式 4、动压、静压和总压 5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动，流速小的地方，压力大；而流速大的地方压力小。（这里的压力是指静压） 重点伯努利方程的适用条件：1）定常流动。2）研究的是在同一条流线上，或同一条流管上的不同截面。3）流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。4)空气没有粘性，不可压缩——理想流体。 三、机体几何外形和参数 1、什么是机翼翼型； 2、翼型的主要几何参数； 3、翼型的几个基本特征参数 4、表示机翼平面形状的参数（6个） 5、机翼相对机身的角度（3个） 6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力 1、什么是空气动力？ 2、升力和阻力的概念 3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理 4、迎角的概念 5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法； 6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法； 7、附面层的概念、分类和比较；附面层分离的原因 8、低速飞行时，不同速度下两类阻力的比较 9、升力与阻力的计算和影响因素 10、大气密度减小对飞行的影响 11、升力系数和升力系数曲线（会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系，零升力迎角和失速迎角的概念） 12、阻力系数和阻力系数曲线 13、掌握升阻比的概念 14、改变迎角引起的变化（升力、阻力、机翼的压力中心、失速等） 15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度 16、机翼的压力中心和焦点概念和区别 六、高速飞行的一些特点 1、什么是空气的可压缩性？ 2、飞行马赫数的含义 3、流速、空气密度、流管截面积之间关系 4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解 5、小扰动在空气中的传播及其传播速度 6、什么是激波？激波的分类 7、气流通过激波后参数的变化 8、什么是波阻 9、什么是膨胀波？气流通过膨胀波后参数的变化 10、临界马赫数和临界速度的概念 11、激波失速和大迎角失速的区别 12、激波分离 13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分* 14、采用后掠机翼的优缺点比较 第三章 一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度 1、机体坐标系的建立 2、飞机在空中运动的6个自由度 二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程 外载荷组成平衡力系的2个条件*： ①、外载荷的合力等于零（外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零）∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0 ②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零) ∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0 1、什么是定常飞行和非定常飞行？ 2、定常飞行时，作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组

微型飞行器的发展浅谈

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/4210089877.html, 微型飞行器的发展浅谈 作者：叶洋郭晓庆朱丽萍 来源：《农家科技下旬刊》2015年第12期 摘要：随着微型飞行器布局与结构设计技术、动力和能源技术、微型飞行器飞行和控制 技术等的日益发展成熟，微型飞行器开始在新世纪的舞台上大放光彩。今天，凭借其自身独特的优势，微型飞行器已经在军事行业及一些民用行业中得到了广泛应用。本文简要介绍了微型飞行器的发展过程、发展现状及发展方向，以使读者对微型飞行器有一个初步的认识。 关键词：微型飞行器；微型飞行器系统；发展 1992年，美国国防高级计划研究局在兰德公司召开的一次未来军事技术研讨会上，由兰 德公司的研究小组提交了一份关于军用微系统的调查报告——《未来军事行动中的技术驱动力革命》，这份报告中首次提出了微型飞行器的概念，从此，这种新的飞行器开始正式登上历 史舞台。 那么，究竟什么是微型飞行器？ 微型飞行器是对目前尺寸最小的一类飞行器的称呼，它既与有人飞行器不同，也与常规的无人机不同，目前为止，国际上对微型飞行器还没有一个准确的定义，但根据美国国防高级研究计划局最初提出的一些数据规定，我们可对微型飞行器做如下表述： 特征尺寸不大于15cm；时速为30～60km/h；重量仅50～100g；可携带20g的有效载荷；飞行20～60min；可实时传输图像；能自主控制飞行。 最一开始，微型飞行器是为了满足“单兵作战”的要求而生的，为了能达到“单兵就能携带”的目的，使单兵装备更加多样化、数字化和智能化，科学家研究制造了最早的无人机，如美国佛罗里达大学研制的15cm固定翼微型飞行器，Aerovironment公司先期研制的“黑寡妇”15cm 固定翼飞行器。与一般的飞行器不同，微型飞行器不光在尺寸上小了很多，其气动特性与常规飞行器相比也有很大的不同，一般飞行器的气流雷诺数通常在107以上，而微型飞行器的雷诺数竟小到103～104，这直接导致了微型飞行器在飞行原理、构造类型、布局和内部的控制等 诸多方面都大异于常规飞行器。所以，从一开始，微型飞行器就宣告了一个全新存在的诞生。 微型飞行器具体都有哪些特点呢？早在真正的微型飞行器诞生之前，美国国防高级研究计划局就提出，微型飞行器及其系统应具有如下特点： （1）适合军用 （2）能携带全天候的近距离成像系统，分辨率应足以使操作人员分辨出发送区内的重要细节。

航空航天概论习题及答案

第1章绪论 1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？ 航空是指载人或者不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。 航天是指载人或者不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。 航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系。 2、飞行器是如何分类的？ 按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。 3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？ 根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气的航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。 （1）轻于同体积空气的航空器包括气球和飞艇。 （2）重于同体积空气的航空器包括固定翼航空器（包括飞机和滑翔机）、旋翼航空器（包括直升机和旋翼机）、扑翼机和倾转旋翼机。 4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？ 航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器可分为人造地球卫星（可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星）和空间探测器（包括月球探测器、行星和行星际探测器）。载人航天器可分为载人飞船（包括卫星式载人飞船和登月式载人飞船）、空间站（又称航天站）和航天飞机。 5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。 1810年，英国人G·凯利首先提出重于空气飞行器的基本飞行原理和飞机的结构布局，奠定了固定翼飞机和旋翼机的现代航空学理论基础。 在航空史上，对滑翔飞行贡献最大者当属德国的O·李林达尔。从1867年开始，他与弟弟研究鸟类滑翔飞行20多年，弄清楚了许多飞行相关的理论，这些理论奠定了现代空气动力学的基础。 美国的科学家S·P·兰利博士在许多科学领域都取得巨大成就，在世界科学界久负盛名。1896年兰利制造了一个动力飞机模型，飞行高度达150m，飞行时间近3个小时，这是历史上第一次重于空气的动力飞行器实现了稳定持续飞行，在世界航空史上具有重大意义。

空气动力学基础及飞行原理笔试题

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的是 B A空气密度正比于压力和绝对温度 B空气密度正比于压力，反比于绝对温度C空气密度反比于压力，正比于绝对温度 D空气密度反比于压力和绝对温度 8 “对于音速．如下说法正确的是” C A只要空气密度大，音速就大” B“只要空气压力大，音速就大“ C”只要空气温度高．音速就大” D“只要空气密度小．音速就大” 9 假设其他条件不变，空气湿度大： B A空气密度大，起飞滑跑距离长B空气密度小，起飞滑跑距离长 C空气密度大，起飞滑跑距离短 D空气密度小，起飞滑跑距离短 10一定体积的容器中。空气压力 D A与空气密度和空气温度乘积成正比 B与空气密度和空气温度乘积成反比

免费飞机设计：MAV微型飞行器研究进展与总体设计

第30卷 11邹 辉 等：高超声速湍流高效模拟算法第30卷 第6期2010年 12月飞 机 设 计 AIRCRAFT DESIGN V ol. 30 No. 6 Dec 2010文章编号：1673-4599（2010）06-0011-06 MAV微型飞行器研究进展与总体设计 孙 瑜，张 杰，刘 虎，武 哲 （北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100191） 摘 要：系统地介绍了微型飞行器的定义、类型、任务和国内外发展现状，提出了现在微型飞行器设计的技术难点，即在气动力计算时，经典的空气动力学不再适用以及缺乏小展弦比机翼在低雷诺数下飞行的试验数据，针对这一难点提出了一套系统的设计方案，分为3个部分，分别是气动力建模、多学科优化和仿真与试验。在气动力建模中采用试验与数值计算相结合的设计方法，在基础试验数据的粗略估算后进行CFD计算达到准确设计的效果。在多学科优化中重点对续航能力进行了优化。最后通过比较仿真的结果和原型机飞行试验的数据对设计进行了验证和反馈。此套设计方法适用于大多数微型飞行器的设计。关键词：微型飞行器；研究进展；总体设计中图分类号：V221 文献标识码：A Research Status and Conceptual Design of Micro Air Vehicle SUN Yu , ZHANG Jie , LIU Hu , WU Zhe ( School of Aeronautic Science and Technology, Beijing University of Aeronautics and Astronautics , Beijing 100191, China ) Abstract : The de ? nition, classi ? cation and function of the Micro Air Vehicle (MA V) are introduced as well as its developing status in the world. The technical dif ? culty of MA V design is put forward, that is the classic aerodynamics is no longer applicable under a serious influence of low Reynolds numbers, and flight test data of low aspect ratio wing is lacked. According to that difficulty, a systematic design scheme is proposed that includes aerodynamic modeling, multi-disciplinary optimization and simulation and testing. Numerical calculation combined with experiment is used in aerodynamic modeling. Multi-disciplinary optimization is emphasized on the capacity of endurance, and ? nally, the design veri ? cation and feedback by comparing simulation results and prototype ? ight testing data. This design method applies to most MA V design.Key words : MA V ; developing status ; conceptual design 收稿日期：2010-03-17；修订日期：2010-09-20 微型飞行器（Micro Air Vehicle, MAV）又称纳米飞行器或微纳米飞行器。微型飞行器定义为一种尺寸为15 cm大小并能靠其自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器[1]。微型飞行器是于20世纪90年代发展起来，其应用技术基本上已超出 传统的飞机设计和空气动力技术的研究范畴，是对传统航空技术的一种挑战，同时它的出现也开拓了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应用。微型飞行器的发展和应用，必将推动国防科技工业的发展，并且具有广阔的民用前景。

空气动力学原理.

空气动力学原理 空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。 另外，汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。 对付浮升力的方法 对付浮升力的方法，其一可以在车底使用扰流板。不过，今天已经很少有量产型汽车使用这项装置了，其主要原因是因为研发和制造的费用实在太过高昂。在近期的量产车中只有FERRARI 360M 、LOTUS ESPRIT 、NISSAN SKYLINE GT－R还使用这样的装置。 另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身，车尾的气流也要尽量保持整齐。 如果在汽车行驶时，流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上，我们称之为A TTECHED 或者LAMINAR（即所谓的流线型）。而水滴的形状就是现今我们所知的最为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的LAMINAR，其实传统的汽车形态也可以达到很好的LAMIAR的效果。常用的方法就是将后挡风玻璃的倾斜角控制在25度之内。FERRARI 360M和丰田的SUPRA就是有此特点的双门轿跑车。 其实仔细观察这类轿跑车的侧面，就不难发现从车头至车尾的线条会朝着车顶向上呈弧形，而车底则十分的平坦，其实这个形状类似机翼截面的形状。当气流流过这个机翼形状的物体时，从车体上方流过的气体一定较从车体下方流过的快，如此一来便会产生一股浮升力。随着速度的升高，下压力的损失会逐渐加大。虽然车体上下方的压力差有可能只有一点点，但是由于车体上下的面积较大，微小的压力差便会造成明显的抓着力分别。一般而言，车尾更容易受到浮升力的影响，而车头部分也会因此造成操控稳定性的问题。 传统的房车、旅行车和掀背车这类后挡风玻璃较垂直的汽车，浮升力对它们的影响会较为轻微，因为气流经过垂直的后窗后就已经散落，形成所谓的乱流效果，浮升力因此下降，但是这些乱流也正是气流拉力的来源。有些研究指出像GOLF之类的两厢式掀背车，如车顶和尾窗的夹角在30度之内，它所造成的气流拉力会较超过30度的设计更低。所以有些人就会想当然的认为只要将后窗的和车顶的夹角控制在28至32度之间，就能同时兼顾浮升力和空气拉力的问题。其实问题并没有那么简单，在这个角度范围里气流既不能紧贴在车体上也不足以造成乱流，如此一来将很难预计空气的流动情况。因为汽车在行驶时并非在一个水平面上行驶，随着悬挂系统的上下运动，其实汽车的离地距离是一个变量，而气流在流过车体上下所造成的压力差也会随时改变，同时在车辆过弯时车尾左右的气流动态也会对车尾的

飞行器设计与工程项目设计方案

飞行器设计与工程项目设计方案 1.1微型飞行器简介 微型无人飞行器是一种新概念飞行器，因为有体积小、重量轻、成本低、携带方便、飞行高度低、适应性强、灵活多变、隐蔽性好，具有起飞降落不需要跑道或者发射装置、回收装置和其他基础设施等众多优点，对未来军事作战产生深远影响。微型飞行器也称为MAV（Micro Air Vehicle），现在正在研究的MAV 主要有三种，一种是像飞机一样的固定翼模型，第二种是跟昆虫和鸟类一样的扑翼模型，第三种是跟直升机一样的旋翼模型。微型飞行器跟鸟类和昆虫一样都在低雷诺数下飞行，因此对鸟类和昆虫的研究对微型飞行器大有帮助。它们可以毫不引人注意的进行空中侦察活动，并将其传回地面。而近些年来，微纳米科技的和微电子科技的蓬勃发展又给微型飞行器增加了新的应用前景，正因为它有如此众多的优点，使得它能吸引越来越多的研究者目光。以美国Florida大学的UF，“臭鼬”研制组及通用电气公司的“微型星”，加利福尼亚技术学院与瓦伊伦门特航空公司及洛杉矶大学共同研究的“微型蝙蝠”，荷兰科学家研制的代夫尔微型摄影飞行器等微型飞行器 . 图1-1 微型飞行器 微型飞行器的研制现阶段的关键技术在于低雷诺数条件下飞行器尺寸小且重量轻，要求在能完成任务的前提下，保证有小尺寸和轻重量等特点，而且要协调动力能源系统和通讯控制装配。对微型飞行器的界定，美国国防部预研计划局有四条指标，第一条它微型飞行器的最大尺寸不超过15厘米，第二条，最大航程10公里以上，第三条，最大飞行速度至少达到每小时40到50公里，第四条，最大续航时间起码达到2小时。 图1-2 微型飞行器效果图 微型飞行器的兴起与微型飞行器的应用广泛有非常大的联系，微型飞行器除了用于军事侦查外，还在交通、通讯、宇航、大气研究等众多领域有广泛的应用潜力。在国防领域具有十分重要而广泛的研究背景，能过比其他飞行器更好地执行的任务。在军事领域，可用于敌情侦察、目标追踪、部署传感器和中继通信等，装有传感器和摄像头的微型垂直起降飞行器可用于低空和近距离的侦察和监视，甚至可以飞抵并停留在建筑物顶部进行长时间的侦查、探测，因此，它在未来的城市战区和军事行动中能发挥独特的作用现在各个国家和有实力的研究单位以