楼主: coleclark

[原创] 讨论:一些实用的问题供大家讨论(会不断更新)

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发表于 2008-7-20 03:44:41 | 显示全部楼层
引用第59楼coleclark于2008-07-10 18:17发表的  :

忽然想起一个问题。
如果我们把飞机上所有升力(包括机翼,水平尾翼和机身等)的作用点看作压力中心,那么在飞机的迎角增大(比如受上升气流的影响)时,从静态稳定性方面来考虑,这种状态下的迎角增大会导致压力中心后移。因为只有这样飞机的静稳定性才能保证。

如果只考虑机翼的升力的压力中心,对于常规的翼型,迎角增大时压力中心是向前移动的
.......

        这个问题的实质是平尾的作用问题,在一般情况下,对民机来说,由于机翼有弯度,其翼身组合体的零升力矩一般为低头力矩,所以在攻角增大时只考虑翼身组合体时,其压力中心确实是由后向前移动逐渐靠近其焦点位置的,但增加尾翼(平尾)以后,情况就不一样了,平尾不但使飞机(全机)的气动焦点相对翼身组合体的焦点来说后移,从而满足飞机的静稳定性要求(气动焦点必须在飞机的重心之后),还改变了飞机的零升力矩方向,即使全机的零升力矩变为抬头力矩,这也是飞机静稳定性的必然要求,因为如果气动焦点在飞机重心之后,飞机在稳定平飞时其气动压心就在重心处,此时作用在焦点处的升力和重力会产生一个低头力矩,而平衡这个力矩的必是抬头的零升力矩,这个力矩实际上是平尾安装和升降舵偏转的结果,这就是平尾的作用。所以,对全机来说,由于其零升力矩为抬头力矩,所以在飞机的攻角增大时(或遇到上升气流影响时)其压心位置实际上是由前向后移动的。
        虽然在攻角增大时翼身组合体的压心会前移,但由于其焦点位置比较靠近飞机的焦点位置,而平尾的气动焦点则远离全机焦点位置,所以平尾对全机焦点产生的低头力矩增量要大于翼身组合体的反向力矩增量,所以全机的压心是向后移动的。 平尾对飞机零升力矩和升力力矩的贡献是飞机气动设计的问题,可以通过其位置、安装角以及舵偏角的选取来实现。
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 楼主| 发表于 2008-7-22 18:40:52 | 显示全部楼层
楼上的朋友说的详细具体多了。而且容易理解。
我还是忍不住补充一点点:
我们在这里讨论的很多东西其实都是建立在很多假设的基础上的。比如:空气是不可压缩的,
马赫数小于0.4 , 在小迎角状态下, 还有飞机是平飞状态 等等。脱离了那些假设我们前面的很多讨论都不确切,甚至相反。
所以看帖的朋友要分清楚是建立在那种假设或者飞行状态下的理论。


前几天在一本书上看到一点关于发动机位置对飞机的俯仰静态平衡的影响的文章
大致是说如果你面前的飞机是机头向左,把飞机的重心放在坐标原点的话。如果发动机的位置在第三象限,那么发动机对飞机整体的俯仰静态稳定性的影响是让飞机不稳定。第一象限的发动机让飞机更稳定。
奇怪的是大部分的民航飞机的发动机是坐落在第三象限的。后来我问了一位高人为什么。高人的回答让我吃惊。
他说因为这种民航飞机在失去发动机的时候是更稳定了。

路过的朋友,你有什么高见呢?
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发表于 2008-8-15 21:20:24 | 显示全部楼层
3)在踢足球时踢出的具有香蕉形弧线轨迹怎么用空气动力学来解释。

   任何在空气中运动的物体,其表面都附着一层薄薄的空气,如果足球在运动时保持旋转,那么足球一侧附着的空气迎风使得同侧气流减速,而另一侧附着的空气顺风,由于伯努力效应,足球会出现侧向的运动

4)网球和高尔夫球的表面是不平滑的,从空气动力学角度想为什么不做成平滑的像乒乓球的表面(平滑表面更容易制作)。

    不光滑的球面可以产生许多小涡流,有利于空气的附着和延迟分离,从而使得球体前后的压差阻力减小,当然就飞得更高和更远。
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发表于 2008-8-20 16:43:32 | 显示全部楼层
问题4:表面粗糙,以使附面层提前转捩,减小阻力
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发表于 2008-8-22 18:06:40 | 显示全部楼层
3)在踢足球时踢出的具有香蕉形弧线轨迹怎么用空气动力学来解释。

我觉得楼上原理说的差不多,因为这个问题很明显,但是说得都不够专业。
用比较专业的方法讲就是-------马格努斯力矩,但足球旋转时,由于空气粘性的作用,使两边的压强不一样,从而产生力矩,而使足球运动轨迹产生弧线。
如果用于导弹得飞行器,则会引起运动的交连,就就是常说的耦合。。。。。。。
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发表于 2008-8-27 10:31:23 | 显示全部楼层
15)什么是荷兰滚和产生原因
荷兰滚是飞机横侧向扰动运动的三种模态之一,它是一种既偏航又滚转的组合振荡运动,表现为左侧滑右滚转——右侧滑左滚转——左侧滑右滚转——这样的一个往复过程,飞行轨迹呈s形。
从控制理论角度分析,荷兰滚模态对应于横侧向状态方程的特征方程中的二阶震荡环节。这是航向静稳定性和横滚静稳定性以及升力和重力的合力同时起作用而引起的飘摆运动。
具体过程不在分析,如有感兴趣的朋友,愿做进一步交流。
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发表于 2008-9-2 16:32:55 | 显示全部楼层
现在的讨论也不够热烈了,独霸!
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发表于 2008-9-7 21:56:39 | 显示全部楼层
引用第8楼bebop于2007-12-25 23:13发表的  :
4)网球和高尔夫球的表面是不平滑的,从空气动力学角度想为什么不做成平滑的像乒乓球的表面(平滑表面更容易制作)。
这样可以减小压差阻力,虽然摩擦阻力有所增加,但相比之下压差阻力减少的更多,这样总的阻力就降了下来。

这个好象有点道理,但网球和高尔夫球减少阻力没什么作用啊,又不要求越远越好,只是要求落点好控制,也许另有答案
这个确实是正解。网球和高尔夫球表面做成非光滑的,是为了使得球在空气中飞行时球表面附近区域形成湍流区,而光滑的表面使其附近形成层流区。层流区使球体后方形成较大的分离层,于是压差阻力会陡然增大;湍流则能够减小分离区,从而有效减小压差阻力。这样做其实并不完全是为了增大球的飞行距离,而是提高球速,譬如网球;从另一个方面说,运动员可以用较小的力,获得较大的飞行距离,对于高尔夫球尤其如此。
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发表于 2008-9-11 13:16:21 | 显示全部楼层

回 61楼(coleclark) 的帖子

不大明白?按理说,我觉得理应放在三象限啊,发动机在第三象限把质心移得更前,不是增大静稳定度么?对于没有动力执行机构的飞机来说,不更好么?
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发表于 2008-9-15 15:06:15 | 显示全部楼层
太好了。 谢谢。已经拜读了
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 楼主| 发表于 2008-9-15 18:35:28 | 显示全部楼层

Re:回 61楼(coleclark) 的帖子

引用第68楼hiker9166于2008-09-11 13:16发表的 回 61楼(coleclark) 的帖子 :
不大明白?按理说,我觉得理应放在三象限啊,发动机在第三象限把质心移得更前,不是增大静稳定度么?对于没有动力执行机构的飞机来说,不更好么?
关于发动机的位置对飞机静态稳定性到底有什么影响我们是需要严密的数学推导来证明的。关于我们这里讨论的几乎所有的理论其实都是需要严密的数学方法来论证的。要不然都很空洞。
前面我说的发动机所在不同象限对飞机的静态稳定性的影响我相信是对的。这是出于我对那位老师的信任。我没有推导过。
还请对这方面有过深层次分析和研究的朋友来参与讨论。
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发表于 2008-9-23 00:53:08 | 显示全部楼层
17)GPS 有多少颗卫星在天上的多少个轨道里如何运转来为导航服务,我们最少需要几颗卫星来定位,这些卫星是由谁来控制和维护的?

这个我知道,共24颗卫星 6个轨道 要是对某一个地点定位至少要三个卫星,每一个卫星能覆盖最多1/3的地球面积,因此,最少要有9颗卫星才能进行全球定位。卫星应该是老美的地面人员控制的,老美造的么。
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发表于 2008-9-23 01:01:00 | 显示全部楼层
19)雷达有多少种,是怎样工作的?

我只知道两种,一种是发射微波后再由目标物体反射,并通过跟接受时间对比计算来测量位置的
还有一种是只接收目标物体物体发出的电磁波来测量位置的
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发表于 2008-9-23 22:47:00 | 显示全部楼层
飘降问题;
环境控制问题;
侧风对航空器的影响问题?

如果是民航机可以在运行手册中查到相关要求和定义。
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发表于 2008-9-25 12:44:37 | 显示全部楼层
引用楼主coleclark于2007-11-30 07:36发表的 讨论:一些实用的问题供大家讨论(会不断更新) :
2)在我们增加迎角(Angle of Attack)时,压力中心(Center of pressure)或者说升力的作用点会向前移动还是向后移动。

我觉得AoA 增大时,symmetric airfoil 的cp 不移动,cambered airfoil 的cp 向前移动,reflex-cambered airfoil 的cp 向后移动。
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发表于 2008-9-25 14:04:24 | 显示全部楼层
引用第58楼coleclark于2008-07-10 18:17发表的 :
忽然想起一个问题。
如果我们把飞机上所有升力(包括机翼,水平尾翼和机身等)的作用点看作压力中心,那么在飞机的迎角增大(比如受上升气流的影响)时,从静态稳定性方面来考虑,这种状态下的迎角增大会导致压力中心后移。因为只有这样飞机的静稳定性才能保证。

如果只考虑机翼的升力的压力中心,对于常规的翼型,迎角增大时压力中心是向前移动的

我是这么想的:
普通的飞机一般是cambered airfoil,所以机翼焦点在机翼压心的前面。如果仅考虑机翼,随攻角增大,机翼压心会向前移动。
但从整个飞机来看,静稳定度为正(主要是因为平尾的存在),所以全机焦点在重心的后面,也在全机压心的后面。攻角增大时,(不用偏转升降舵)全机压心会向后移动,产生低头力矩,恢复到仰俯平衡时的攻角。
请高手指教。
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发表于 2008-9-25 14:26:27 | 显示全部楼层
引用第12楼dfdfdf于2008-01-09 21:41发表的 :
8)飞行时重心和压心相对位置,可判断飞机本体(开环)为静稳定/静不稳定还是中立稳定(压心在重心前面为静不稳定,两者重合为中立稳定,否则为静稳定);飞机起飞时重心位置与起落架的布局决定飞机尾部会不会触地.

“压心”应该换成“焦点”或“气动中心”。
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发表于 2008-10-8 14:55:08 | 显示全部楼层
5)为什么在飞机降落快要到地面时如果从飞机后面吹来一阵风对飞机有致命的危险。
因为飞机要获得升力,讲求的是空速,从飞机后面吹来一阵风这成为水平风切变,造成飞机空速降低,升力减小,在快降落到地面的时候,飞机速度本来就很小,这样容易造成失速,引发事故或者征候
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发表于 2008-10-8 14:57:04 | 显示全部楼层
9)真实速度,表速度,等效速度,和地面速度之间有什么不同,有什么联系?
真实速度是否是真空速,表速是皮托管根据测得的动压换算出来的速度,地速是飞行相对于地面的速度,为真空速和风速的合速度
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发表于 2008-10-8 15:00:50 | 显示全部楼层
10)直升机的速度总有个限制,是什么让直升机不能飞的像固定翼飞机那么快?

例如翼尖旋转的线速度为100m/s,则前行旋翼线速度为100m/s,而后行旋翼的线速度为-100m/s,二者相差200m/s,前行旋翼和后行选翼的速度相差太大,翼片强度达不到,机身容易摆振,引发事故。
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发表于 2008-10-8 15:04:04 | 显示全部楼层
11)一般的民航飞机飞行在什么高度,为什么不飞的更高或更低?

一般的螺旋桨客机飞行高度为15000ft-220000(5000-7000米)之间,喷气式客机飞行高度为22000ft-36000ft(7000-12000米)之间,一个原因是发动机的功率,另一原因为客舱增压,如果太高,机内外压强差太大,不能飞太低的原因一为噪声,二为低空有鸟类,防止撞鸟,三为当发动机停车时,可以利用滑翔进行迫降或到备降机场。
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发表于 2008-10-8 15:07:35 | 显示全部楼层
12)一般的民航飞机在起飞,降落和正常高度飞行时,机舱内的压力是受到严格监控的, 为什么?

如果不严格监控机舱内部压力,会对旅客及飞行员的人身安全造成危害。在低空2000米以下,机舱不开增压,机内外压强一致,过了2000米,机舱增压,使机舱内部压力保持在2000米,一般旅客都能承受这个高度的气压,不会感觉不舒适。
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发表于 2008-11-16 11:32:10 | 显示全部楼层

Re:为什么在飞机降落快要到地面时如果从飞机后面吹来一阵风对飞机有致命的危险

这个好象是侧风吧,后面的到无所谓,飞机在低速的操控性不好,稳定性不高(在航空知识上有一期介绍这方面的知识),具体我也不咋清楚,待回去查

7楼观点是错误的。飞机降落时,速度接近着陆速度,机翼迎角加大,如从飞机后面突然刮起阵风,飞机相对前行的气流速度降低,机翼上升力降低,可能造成粗暴着陆;如飞机后面阵风过大(接近或大于前行相对气流)飞机就会摔下来。所以,飞机降落快要到地面时如果从飞机后面吹来一阵风对飞机有致命的危险。
刚粗略看遍回复,我和77楼观点是一致的。
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发表于 2008-11-18 13:48:23 | 显示全部楼层
3)在踢足球时踢出的具有香蕉形弧线轨迹怎么用空气动力学来解释。
球在旋转中前进的话,空气相对于球向后运动,那自然球一侧顺气流而动,另一侧逆气流而动,逆的一侧气流就慢,顺的一侧气流就快,就有了一个压力差,这样就相当于一个力加在一个直线运动的物体上,就会有弧线的轨迹了。
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儒儒夫斯基定律
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发表于 2008-11-27 18:19:07 | 显示全部楼层
来学习的 真是个地方 等待高人继续指点
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发表于 2008-12-2 20:15:37 | 显示全部楼层
太好了。 谢谢。已经拜读了
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发表于 2008-12-7 18:46:06 | 显示全部楼层
问题提得不错,需要大家一块支持,回答
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发表于 2008-12-7 18:52:22 | 显示全部楼层
我对民机适航方面很感兴趣,不知道什么地方有好一些教材
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发表于 2008-12-15 17:25:22 | 显示全部楼层
雷达的种类繁多,分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类,如预预警雷达、搜索警戒雷达、引导指挥雷达、炮瞄雷达、测高雷达、战场监视雷达、机载雷达、无线电测高雷达、雷达引信、气象雷达、航行管制雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。

按照雷达信号形式分类,有脉冲雷达、连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。

按照角跟踪方式分类,有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。

按照目标测量的参数分类,有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和故我识对雷达、多站雷达等。

按照雷达采用的技术和信号处理的方式有相参积累和非相参积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。

按照天线扫描方式分类,分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。

按雷达频段分,可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。
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发表于 2008-12-15 17:31:17 | 显示全部楼层
15)
实际上就是升力大于重力的时候,有规律的大幅度摇摆机翼,从后面看飞机就像钟摆一样,从上面看就是蛇行路线。用教科书上的话就是飞机的横滚稳定性强于偏航稳定性时飞机就会做荷兰滚,而当飞机的偏航稳定性强于横滚稳定性时飞机就会飞螺旋线,螺旋线的直径不断减小飞机就会最终进入尾旋。(常有人把这种机动和剪式机动混为一谈,在此强调更正)
  荷兰滚类似于简谐振动,规律性强,实战意义不大,只是用于测试;而剪式飞行则是左右频繁交替的大攻角盘旋,通常是两架相距很近的飞机同时做的动作,冒着撞机的危险不停的相互交叉,目的在于用机动性争夺对方后面的有利位置,机动性好的最终获胜。
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