飛行原理與飛機空氣動力學概論-FindBook 找書網 ISBN:9786269901159

章節試閱

四、黏性和雷諾數
　（一）黏性
　　黏性是流體的一種基本屬性，包括氣體在內的所有流體都表現出這一特性。當氣體流動或物體在氣體中移動時，黏性會引起一個與流動或移動方向相反的阻力。在飛機飛行過程中，空氣的黏性會產生一種稱為飛行阻力的作用，這種阻力會減緩飛機的速度。在處理一些低速流體的問題時，黏性的影響可能微不足道，以至於可以忽略不計。然而，在飛行原理和空氣動力學的研究中，空氣的黏性對飛機性能的影響是至關重要的。實驗和理論研究都表明，在探討飛機外形與性能設計時，空氣的黏性是一個必不可少且極具影響力的考量因素。
　（二）雷諾數
　　在流體力學的研究中，雷諾數是一個關鍵參數，用於判斷流體流動的特性和行為。在探討飛行原理和空氣動力學問題時，也是如此。從物理學的角度來說，氣體的雷諾數（Reynolds number）可以視為氣體流場內慣性力（Inertial force）與黏滯力（Viscous force）的比值，用符號Re表示。而從數學上的定義來看，氣體的雷諾數可以用計算公式來計算。式中，ρ為氣體的密度，V為氣體流動的速度，L為特徵長度，μ為氣體的動力黏度。當氣體的雷諾數較小時，黏滯力對氣體流場的影響大於慣性力，流場中氣體流動時的擾動會因為黏滯力而逐漸衰減，因此氣體質點做規則性運動，此時氣體的流動形態為層流（Laminar flow）；反之，如果氣體的雷諾數較大時，慣性力對氣體流場的影響大於黏滯力，氣體質點的運動呈現不規則性的擾動，此時氣體的流動形態為湍流（Turbulent flow）。實驗與研究均已證實，如果氣體的雷諾數高於某一個數值時，流動形態開始由層流轉換成湍流，該數值稱為臨界雷諾數（Critical Reynolds number），當氣體的雷諾數低於臨界雷諾數時，則氣體的流動形態可直接判定為層流。研究中發現，飛行器在湍流中飛行時，其受到的飛行阻力要比層流的大，因此在飛行器的設計過程中，應該盡量使流經飛行器表面的氣流保持在層流狀態。

五、國際標準大氣
　　飛行環境中的關鍵參數，如壓力、溫度和密度，在大氣層內會因飛機的地理位置、季節變化以及飛行高度的不同而產生變化，進而影響飛機的空氣動力學特性。例如，同一架飛機在不同的地理位置進行試飛時，可能會展現出不同的飛行性能。即使在同一地區，不同季節或時間的試飛也可能導致性能資料的差異。為了確保飛機性能資料的標準化和可比性，國際民航組織（ICAO）制定出「國際標準大氣」，作為評估和統一這些性能資料的參考基準。
　（一）定義
　　國際標準大氣，簡稱為ISA，是一個人為且固定不變的規定不變的大氣環境，作為計算和試驗飛機的統一標準。它是以北半球中緯度地區（北緯35°~60°）大氣物理特性的平均值為依據，並加以適當修正而建立。

四、黏性和雷諾數
　（一）黏性
　　黏性是流體的一種基本屬性，包括氣體在內的所有流體都表現出這一特性。當氣體流動或物體在氣體中移動時，黏性會引起一個與流動或移動方向相反的阻力。在飛機飛行過程中，空氣的黏性會產生一種稱為飛行阻力的作用，這種阻力會減緩飛機的速度。在處理一些低速流體的問題時，黏性的影響可能微不足道，以至於可以忽略不計。然而，在飛行原理和空氣動力學的研究中，空氣的黏性對飛機性能的影響是至關重要的。實驗和理論研究都表明，在探討飛機外形與性能設計時，空氣的黏性是一個必不可少且極具影響力的考...

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作者序

●作者序

　　隨著科技的快速發展，航空工程的技術也跟著不斷的進步，無人機和低空經濟的興起，伴隨著AI人工智能理念的提出，為航空工程領域帶來了前所未有的變革，並逐步地融入了人類的日常生活。飛行原理與空氣動力學是航空工程領域的核心科學，前者是描述飛行器在空氣中飛行、運動與控制的基本原理，而後者則是以流體力學為基礎研究飛行原理所描述的現象。這兩者緊密相連，構成了航空科技進步的基礎，也是從事航空領域人員必須掌握的知識。根據萃思創新理論，惟有在掌握基礎知識的條件下，才能做不斷地創新、迎接變革與獲取先機。這也意味著對飛行原理和空氣動力學知識的深入理解是國家發展軍事、民生與航空領域人員在就業時不可或缺的必要條件。
　　中國在2022年所頒布的十四五航空教育工程計畫與相關文件中，明確顯示了其對中西部地區的高等教育發展，尤其是航空教育領域的高度重視。儘管這些地區的高等教育機構面臨著師資嚴重短缺、教師專業不足、教學紀律鬆散和教學管理不善等問題，嚴重影響了中國航空教育的成效與航空工業的發展。但不可否認的是，中國航空技術仍在持續進步，甚至可以說是發展迅速。相較之下，臺灣由於年金改革導致人才外流，加之航空教材的更新滯後，使得航空教育的推廣受到阻礙，進而影響了航空技術的進一步發展。
　　由於飛行原理與空氣動力學是航空領域的核心學科，也是發展低空經濟不可或缺的基礎知識，所以筆者在研究國內外有關飛行原理與空氣動力學的相關書籍後，結合自己的工作與教學經驗，採用專案管理學模組化方法，並結合AI人工智能輔助技術編寫了本書，旨在為航空專業的學生、從業人員，以及所有對航空工程和低空經濟感興趣的人士提供參考。同時根據實用性和理論的深淺程度。
　　本書得以出版，首先要感謝秀威資訊科技股份有限公司惠予支持、內人高瓊瑞女士在撰稿期間諸多的協助與鼓勵，以及編輯陳彥儒、邱意珺的細心編排。另外，在編寫的過程中，筆者參閱了許多其他作者的著作，在此一併表示謝意。鑒於個人的能力有限，書中難免存在著疏漏和不足之處，懇請各位讀者不吝賜教，給予批評與指正。

●作者序

　　隨著科技的快速發展，航空工程的技術也跟著不斷的進步，無人機和低空經濟的興起，伴隨著AI人工智能理念的提出，為航空工程領域帶來了前所未有的變革，並逐步地融入了人類的日常生活。飛行原理與空氣動力學是航空工程領域的核心科學，前者是描述飛行器在空氣中飛行、運動與控制的基本原理，而後者則是以流體力學為基礎研究飛行原理所描述的現象。這兩者緊密相連，構成了航空科技進步的基礎，也是從事航空領域人員必須掌握的知識。根據萃思創新理論，惟有在掌握基礎知識的條件下，才能做不斷地創新、迎接變革與獲取先機。這...

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作者序

第一章　飛機的發展史
　一、飛行原理的定義與重要
　二、航空器的定義與分類
　三、航空器的發展歷程
　四、航空器的用途區分
　五、常用飛機的構造特點
　六、民用客機的使用要求
　七、客機分類的標準
　八、無人機的界定與演進
　✈課後練習與思考

第二章　飛機的一般介紹
　一、飛機的基本構造
　二、飛機的外形設計
　三、輔助動力裝置
　四、飛機的主要系統
　✈課後練習與思考

第三章　飛行環境的一般介紹
　一、飛行環境的界定
　二、對流層的範圍與特性
　三、大氣的物理參數
　四、黏性和雷諾...

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