氣動導數

氣動導數

氣動導數是指飛行器上空氣動力對運動狀態參數的導數。

氣動導數是研究飛行器穩定性和操縱性的基本參數,也是氣動設計、控制系統設計的參數。在高速飛行器設計中,某些氣動導數需要經過彈性修正後才能套用。

在飛行器酌顫振研究中,氣動力導數稱為顛振導數,其中靜導數稱為剛性導數,動導數分為阻尼導數和慣性導數。

基本介紹

  • 中文名:氣動導數
  • 外文名:aerodynamic derivative
  • 地方:飛行器
  • 類型:導數
  • 屬性:空氣動力對運動狀態參數
分類,套用,計算方法,

分類

空氣動力係數和力矩係數對運動參數(迎角、舵偏角等)和運動參數隨時閱變化率的導數。常寫成無因次係數的形式。可分為靜導數和動導數。
靜導數是氣動力係數和力矩係數對運動參數的導數。狹義地講,靜導數是指與靜穩定性直接有關的氣動導數,如俯仰力矩係數對迎角的導數、偏航力矩係數對側滑角的導數等。廣義上講,靜導數還包括舵面的操縱效率、鉸鏈力矩導數和升力線斜率等。
動導數是氣動力係數和力矩係數對運動參數隨時間變化率的導數。是指與旋轉角速度和下洗、側洗時差(彈翼尾渦流到尾翼所需時間)有關的氣動導數,如俯仰力矩係數對繞橫軸的旋轉角速度的導數等。動導數還包括與角加速度有關的慣性導數和與旋轉飛行器有關的馬格努斯係數等。

套用

在飛行器的穩定性、操縱性與顫振問題的研究中,不僅常要套用無量綱的空氣動力係數(如升力、阻力、側力係數等)和氣動力矩係數(如俯仰、偏航、滾轉力矩係數等),而且還常要套用到這些係數對某些參數(如迎角、馬赫數、滾轉角等)的導數,以及這些係數對上述參數隨時間的變化率(如俯仰角速度、滾轉角速度等)的導數,這些導數就是氣動導數。
氣動導數是研究飛行器穩定性和操縱性的基本氣動數據,也是飛行器氣動設計的基本參數。高速飛機按靜氣動彈性處理時,某些氣動導數還需經過彈性修正。在把飛行器視作彈性體的顫振研究中,其所需的氣動導數又常稱之為顫振導數,其中的靜導數稱為剛性導數,動導數又分為阻尼導數與慣性導數。
氣動導數一般可通過理論估算粗略地求得,也可通過風洞試驗、模型自由飛試驗或試飛等辦法獲得。

計算方法

氣動導數通過氣動估算一般可粗略得出,也可通過風洞實驗、模型自由飛和試飛等方法求出。
風洞實驗求靜導數的方法,是通過測力實驗求出氣動力和力矩,再通過作圖或數值計算方法求出導數。求動導數的風洞實驗方法,常用的是自由振動法和強迫振動法。求顫振導數的風洞實驗方法,通常也是這兩種。

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