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航空模型的飞行原理 第一节 绪论与基本概念 简单地说， 模型飞机就是小飞机。 同大飞机一样， 也有机翼、 机身和尾翼等部分， 因而， 模型飞机的飞行原理与大飞机基本上 是一样的， 但也因为尺寸其小， 又会产生出一些不同于大飞机的 飞行特点， 了解了这一点， 便不会将大飞机的理论盲目地应用到 模型飞机上。 模型飞机主要研究： (1) 翼型； (1)如何提高机翼的性能； (2)模型飞机的稳定性； (3)模型飞机各部分的比例与配置 (4) 螺旋桨； 1. 有关空气的一些基本知识 (1)空气是一种混合气体， 地面空气含氧 20.9% ，含氮气 78% 左右，越高空气越稀薄； 空气具有可压缩性； 空气的压强 p ： 物体表面单位面积所受到的空气压力称为空气的压强。 越是接近地面，空气越是密集，温度越高，大气的压强越 大。气候不同时，大气的压力也不同，低气压预示着坏天 气的来临。 在海平面、温度15P时的压力称为标准大气压，为每平方 厘米1.034千克力，也称为一个大气压。相当于760毫米汞 柱的向下压强。为简便计，有时工程上也将 1千克力/厘米 2算作1个大气压。 但在空气流动时，物体上受到正面冲击的部分，压强会增 大。这种因气流流动而形成的压强称为 动压强。大风天里 逆风骑车会感到很吃力，就是因为动压强增大的缘故。而 汽车为了提高车速，减少油耗，做成流线型，就是为了减 少动压强。反之，作用于平行于气流方向的物体表面上的 压强称为静压强。 气体流动时，速度越大，动压强越大，而静压强越小。 反之，速度越小，动压强越小，而静压强越大。气体不动 时，静压强最大。这个关系用数学公式表达出来，就是后 面要学习的伯努利定律。 (4)空气的密度P： 物体内所含有的物质的数量称为 质量。不论是在地球，还 是在月球上，质量是不变的。而重量与 g有关，不同的地 方，因g有微小的变化，而使重量有微小的变化，但这种 微小的变化实际上是难以感觉或测量出来的。 空气的密度，就是单位体积空气的质量。气压不同，空气 的密度也不同。 每单位体积空气的质量称为 空气的密度。按照国际标准, 在海平面温度15P,压强760毫米汞柱下，空气的密度为 1.226千克/米3。而纯净的水，每立方米的质量为 1000千 克，所以比较起来，空气是很轻的。 对于一般的模型飞机的计算来说，一般采用海平面的标准 值就可以了。但如果大气情况不是标准值， 温度不是151C, 压强不是760毫米汞柱高，可从下式计算出大气密度： 、0.465 p (1-1) 式中：p—大气密度，单位：千克/米； P—大气压强，单位：毫米汞柱； T —大气温度，单位：摄氏度，℃o 离地面越高，压力p越小，或是温度t越高，都会使得空气 的密度P越小。 (5)空气的黏度P 将两块木板合在一起，固定下面的一块不动，推动上面的 一块，我们便会感觉到有摩擦力。这种摩擦力就是固体于 固体之间的摩擦力。为了减小摩擦力，可在两平板之间加 上润滑油。加上润滑油后，可大大减小摩擦力，但弁不能 完全消除。即使加了很多润滑油，以至使两平板之间，隔 着一层润滑油，而完全分开。虽然摩擦力小多了，但仍然 存在摩擦力。不过这时的摩擦力已不是固体与固体之间的 摩擦力，而是润滑油 由于黏性作用而产生的摩擦力。 速度0 为了进一 步了解黏 性的作 用，可将 油层的厚 推力 摩擦力 油摩擦 干摩擦 度放大很多倍来考虑。弁将两块平板之间的油层看作是由 很多很薄的油层所组成。 最靠近下面一块平板的油层，由于黏性的作用，附在下面 的平板上。当下面的平板不动时，油层也不动，所以它的 速度是零。而最靠近上面平板的一层也是附着在上面的平 板上。所以，当上面的平板以速度 V移 动时，有层的速度也是V。而介于这两薄 层之间的其他油层的速度便不一致了。 越靠近下面的速度越小，越靠近上面的 速度越大。从下至上， 所有油层的速度 变化是从0逐渐增加到Vo 由于每一薄层的速度都不同，所以油层与油层之间会产生 摩擦力，即所谓的 黏性摩擦力。实验的结果说明：当下平 板不动时，黏性摩擦力f近似地与上平板的速度 V和平板 的面积S成正比，而与两平板之间的距离，即油层的总厚 度d成反比，有关系式： 一 速度V 各油层 速度V 的变化 (1-2) 式中：f —黏性摩擦力，单位：牛； V—两平板的相对速度，单位：米/秒； d —油层的厚度，单位：米； S —平板面积，单位：米2； 乘上系数匕可将上式改为等式： I 」SV f 二 d (1-3) 式中：以一(动力)黏度(旧称，黏性系数) 显然，N由油的黏性和温度来决定：油的黏性越大，温度越 低，N就越大；反之，越小。 (1-3)式可改写为： SV (1-4) R就是粘度。可见粘度与f、d成正比，而与S、V成反比。 代入f、d、S、V的单位，可得