从航空发展看空气动力学田春光 土木工程与力学学院理论与应用力学专业基地班2011 摘要:空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它 是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起 来一个学科。 关键词:空气动力学,历史,航空,战斗机,方向。 一、引言 空气动力学和航空的关系极为密切,互相促进发展,我们可以从空气动力学的发展历 史来看最早对空气动力学的研究,可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用 方式的种种猜测。17 世纪后期,荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力; 1726 年,牛顿应用力学原理和演绎方法得出:在空气中运动的物体所受的力,正比于物体 运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看作是空气动力学经典 理论的开始。1755 年,数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程,即欧拉方程。 这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分,得出很有实用价值的结果。19 世纪上 半叶,法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程, 后称为纳维-斯托克斯方程。 到19 世纪末,经典流体力学的基础已经形成。20 世纪以来,随着航空事业的迅速发 展,空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支,直到此时,空气动 力学才真正走上发展的快车道。 在短短的百年间,航空工业由飞行850 英尺,滞空时间一分钟,到航程一万两千余公 里(B2 隐形轰炸机),速度达到3 马赫(米格25 与A-12/SR-71 黑鸟侦察机Ma=v/a)。现 在航空器已经成为人类最复杂最精密的机器之一,其中,空气动力学在动力和外形上的贡 献是不可磨灭的,而且,追求更高更快更远的航空工业也在推动着空气动力学不断前进。 二、航空工业简介与航空器简介 2.1 航空工业主要指研发、生产和销售航空产品的企业事业单位的总和。航空工业是 建设独立自主巩固国防的重要基础。 它是一种知识和技术极为密集; 产品和工艺高度精密、 综合性强; 军用与民用结合密切的产业。 2.2 航空工业发展的主要产品是航空器,航空器可以分为两种,轻于空气的航空器和 重于空气的航空器。众所周知,任何航空器要升到空中,都必须产生一个克服自身重力向 上的力,这个力叫做升力。提供这个力的,前者靠静浮力升空,又称浮空器;后者靠与空 气相对运动产生升力升空。 2.2.1 轻于空气的航空器包括气球和飞艇,它们是早期出现的航空器。它们一般没有 推进装置,主要与气囊,气囊下面通常有吊篮吊舱,气球可分为热气球,氢气,氦气气球。 早期用于军事巡逻,侦查,运送人员物资,随着飞机的出现和发展,现多用于商业目的, 运动项目等。