无人机驾驶员理论课程第3章飞行原理与性能

无人机驾驶员理论课程第3章，详细列出了与飞行相关的多个概念和参数，包括飞机相对空气飞行速度（V）、飞行所在高度处的空气密度（p）、机翼投影面积（S）、升力系数（C）等，并解释了它们之间的关系。飞机的稳定性问题，包括纵向稳定性和横向稳定性，并解释了稳定性对飞机飞行的影响。

飞行原理与性能

• 空气动力学基础
  • • v：飞机相对空气飞行速度
    • r：飞行所在高度处的空气密度
    • S：机翼投影面积
  • 无人机空气动力性基础
    • 飞行环境
      • 大气环境
        • 大气垂直分层
          • 对流层
          • 平流层
          • 中间层
          • 电离层
          • 散逸层
          • 密度、压强随高度增加而减少
        • 国际标准大气
          • • T：大气绝对温度（K），T=t+273
            • R：大气常数，R=287.05
            • r：空气密度
        • 大气的转态参数和状态方程
        • 气体特性
          • 连续性
          • 可压缩性
          • 粘性：不考虑粘性的流体称之为理想流体
      • 空间环境
    • 牛顿运动定律
      • 牛顿第一定律（惯性定律）
        • 平衡状态
      • 牛顿第二定律（加速度），F=Ma
    • 伯努利定理
      • 空气相对运动原理
      • 流体流动的连续性定理（质量守恒）
      • 伯努利方程（能量守恒）
        • 对于低速流体：流速越小，压强越大；流速越大，压强越小
• 飞行原理
  • 升力的产生
    • 翼型
      • 翼弦
      • 厚度
      • 弯度
    • 机翼的投影面积：S
      • 翼展
      • 展弦比
      • 后掠角
    • 迎角——影响升力系数
      • 翼弦与相对气流之间的夹角a
      • 驻点——机翼上空气与机翼前沿相遇的地方
      • 迎角——影响升力系数
        • 零升迎角
        • 临界迎角（失速迎角）
          • 超过临界迎角：失速
            • 失速时的速度：失速速度——失速速度越大，越容易失速
            • 超过临界迎角——推杆到底，减小迎角
  • 阻力
    • 阻力公式
      • v：飞机相对空气的速度
      • r：飞行所在高度的空气密度
      • S：参考面积
      • 阻力系数
    • 飞机低速飞行时，阻力一般分为
      • 零升阻力（废阻力）
        • 摩擦阻力
          • 由空气粘性产生
          • 附面层：紧贴表面的空气
            • 层流附面层
            • 紊流附面层
            • 气流沿机翼表面变化：由层流变为紊流
              • 转捩点：层流变为紊流的点
              • 分离点：附面层开始脱落翼面的点
          • 影响摩擦阻力的因素
            • 空气粘性
            • 飞机表面性质（光滑度）
            • 表面积大小
            • 附面层气流流动情况
        • 压差阻力（形状阻力）
          • 影响压差阻力的因素
          • 减小压差阻力的措施
        • 干扰阻力
      • 致升阻力
        • 诱导阻力
          • 伴随升力而付出的“代价”
          • 翼检涡流
          • 减小诱导阻力的措施
            • 增大展弦比
            • 加装翼梢小翼
          • 地面效应
            • 升力增加
            • 阻力减小
            • 稳定性改变
  • 升阻比
    • 与迎角、飞行速度有关
• 飞行性能
  • 稳定性：飞机收到扰动后，不经飞行员操控，能够恢复到原始平飞状态
    • 纵向稳定
      • 绕横轴转动
        • 产生俯仰角
      • 飞机靠水平尾翼和机翼来保证纵向稳定性，主要是靠水平尾翼
      • 重心、焦点
        • 重心位置
        • 焦点：附加升力合力作用点
        • 静稳定裕度：重心与焦点之间的距离（重心靠后，净稳定裕度减小，稳定性减弱）
        • 配平
    • 横向稳定
      • 绕纵轴转动
        • 产生滚转角
      • 垂直尾翼保证稳定性
      • 影响因素：迎角、机身、垂直尾翼面积、重心位置
      • 侧滑角：空速向量与飞机对称面夹角
    • 航向稳定（侧向稳定）
      • 绕立轴转动
        • 产生偏航角
      • 靠机翼产生横向稳定力矩
      • 影响横向稳定性因素
        • 上反角：起到横向稳定作用
        • 后掠角：后掠角越大，横向稳定性越大
    • 机体坐标系
      • 原点（0点）
      • 纵轴（0X轴）
        • 绕纵轴：滚装
      • 横轴（0Y轴）
        • 绕横轴：俯仰
      • 立轴（0Z轴）
        • 绕立轴：偏航
    • 姿态角
      • 俯仰角q：机体纵轴与水平面夹角
      • 滚转角f：机体纵轴与机体纵面铅垂线的夹角
      • 偏航角y：纵轴与与垂直面之间的夹角
    • 航向稳定性与横向稳定性耦合
      • 纵向、横向、航向稳定性相互独立
      • 横向和航向稳定性之间必须匹配适当
        • 匹配不稳定
          • 螺旋不稳定
            • 螺旋（尾旋）
              • 横向稳定力过弱，航向稳定力过强
              • 改出：向螺旋反方向打舵
          • 荷兰滚不稳定（飘摆）
            • 横向稳定性过强，航向稳定性过弱
  • 操作性：通过操纵机构改变飞机状态
    • 操纵杆、脚蹬
    • 升降舵、副翼、方向舵
    • 俯仰操作、方向操作、滚转操作
      • 俯仰操纵：绕横轴做俯仰运动
        • 推拉操纵杆，产生俯仰力矩，飞机低头或抬头
      • 方向操纵：绕立轴做偏航运动
        • 左、右脚蹬，产生偏航力矩，飞机向左或向右转向
      • 滚转操纵：绕纵轴做滚转运动
        • 左、右压操纵杆，产生滚转力矩，飞机向左或向右滚转
    • 辅助操纵机构
      • 缝翼
        • 前沿缝翼
          • 升力系数得到提高，增大飞机临界迎角
      • 襟翼——增升机构
        • 升力增大、阻力增大
        • 分类
          • 简单襟翼
          • 分裂襟翼
          • 开缝襟翼
          • 后退襟翼
            • 既增加弯度右增加面积
              • 弯度——升力
              • 面积——阻力
      • 整流（扰流）片
        • 增加地面或飞行中的气动阻力，减速
        • 辅助飞机转弯
  • 其他性能
    • 飞行性能
      • 高度
        • 理论升限
        • 实际升限
        • 理论升限大于实际升限
        • 爬升率、爬升角
      • 速度
        • 最大飞行速度
        • 最小飞行速度
        • 巡航飞行速度
        • 平飞有利速度
          • 平飞航时最长的速度
        • 平飞远航速度
          • 平飞航程最长的速度
      • 起飞与着陆性能
        • 五边航线
        • 起飞
        • 着陆
          • 五阶段：下滑、拉平、平飘、接地、着陆滑跑
          • 下滑有利速度：升阻比最大
      • 机动性能
        • 过载（载荷因子）：飞行器所受外力与飞行器重量比
        • 盘旋：保持高度不变，做圆周飞行
        • 俯冲、筋斗和跃升
• 无人机发射回收方式
  • 发射方式
    • 手抛发射
    • 零长发射
    • 弹射发射
    • 滑跑发射
    • 空中发射
    • 容器发射
    • 垂直起飞
      • 旋翼垂直起飞
      • 固定翼垂直起飞
  • 回收方式
    • 伞降回收
    • 空中回收
    • 滑跑着陆
    • 阻拦网回收
    • 垂直着陆
• 顺风地速增大、空速减小；逆风低速减小、空速增大