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空气动力学从入门到弃坑:概述和标准大气

作者:易发棋牌最新网站 发布时间:2020-07-27 08:34 点击数:

  作为空气动力学(Aerodynamic)系列的第一篇内容,当然是先讲讲概述(个人口嗨)啦!

  先来说说题图:恩佐法拉利(法拉利创始人)说过气动是那些不会造发动机的人学的。仔细想想其实没毛病啊,你看看人家俄国人的力大砖飞理论(大雾,俄国佬在气动方面还是很强的)。

  接下来是说说在这个系列里面会讲点什么。首先,空气动力学,我们先得讲讲这个环境,也就是我们生活的大气。然后是气体浮力这个内容,因为众所周知,人类最早飞上天的载人可控飞行器是载入气球。气体浮力这块里面我会把气体压力测量这些也讲了,这个是很多飞行仪表的基础。接下来就是进入最重要的现代飞行器原理部分了。首先是一些流体基础内容和欧拉公式,伯努利效应及应用。然后是翼型和升力产生原理,失速原理,附面层效应。

  首先,空气动力学属于流体力学(fluid dynamic)的一个子学科,主要研究在力的作用下空气的运动。(定义有点短,短的有点超过我的预期了)

  然后就是一些在讨论气动时候重要的变量:这一节我就不拆分入门和弃坑了,不想看的一些公式大家自行忽略就好了。

  剩下的流管流线啥的定义我到后面的伯努利那再提吧,因为有好多,一时半会应该也用不到。

  大气分好多层,这个大家应该初中(我记得)学过,但是空气动力学主要关注的在第一和第二层:对流层(Troposphere,0-11km,低于36000ft)和平流层(Stratosphere,11-20km,低于65000ft)。

  其温度变化基本是这个图的样子,不知道各位记不记得什么每上一百米温度低几度啥的。

  那么接下来是弃坑版开始了。各位坐好,飞机门我已经焊撕了,谁都别想下去。这部分注释在没有提到的部分都是用这个[1]。

  接着上面,这个大气部分是可以推导出来的,这里要先讲一个前置公式:理想气体方程(perfect gas euqation)。

  它把气体的压力,密度和温度联系起来了:。注意:其中T的单位是开尔文。R是气体常量,对于空气而言为 287 J/kgK。有了这个玩意,只要知道其中两个量,就可以求出第三个值。对于飞机而言,T和p都是可以测出的,所以空气密度也可以求出。

  这个内容的主要用处是求特定高度的重力加速度(g)。因为万有引力产生的原理,我们可以得出不同高度的重力加速度其实是有区别的,这会影响到起飞和巡航部分的一些计算。公式推导我就不推了,有兴趣各位可以自己去推导一些。某特定高度重力加速度g可以通过这个公式求出:, 其中是当地地面重力加速度,r是当地的地球半径。

  还有一个是流体静压公式。这个东西怎么说呢,就是求水压的公式,只不过是求不同高度的压力差:。推导过程我稍后补充吧。

  国际标准的大气是地面一个标准大气压,15 ̊C, 然后各个层的变化率基本是下图的样子,红色部分是飞机的主要飞行高度。

  对于平流层而言:。推导emmmmm,后面再补充吧,基本上用到也就是照着这个公式套了。(实话拿着下面那个标准表基本上用不着这个公式,但是多知道点总没错的)

  所以下一个就是讲浮力的部分了,虽然我觉得空气中的浮力……好像和水里的压力模型不一样,对不起。


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