《民航概论》全套课件.ppt

第一章 总论RETURNEXIT第一章 总论AUDIOCONTROLS1.1 民用航空的基本概念民用航空的基本概念1.2 研究民航概论的目的和方法研究民航概论的目的和方法1.3 民用航空的历史及发展民用航空的历史及发展1.4 中国民航的历史发展概况中国民航的历史发展概况RETURNEXIT1.1 民用航空的基本概念AUDIOCONTROLS 民航在航空业中的位置民航在航空业中的位置 民用航空器的定义和分类民用航空器的定义和分类 民航系统的组成部分民航系统的组成部分一、民航在航空业中的位置航空制造业：航空业的基础。研究、使用最新的技术、制造航空器及其设备。军事航空：保卫国家、维护国家安全。如保卫国家领空、歼敌的空军以及警察、海关等。民用航空：使用航空器从事民间性质的活动。一百年来，发展很快，已成为交通运输的重要组成部分。运十飞机出厂 运十飞机是运十飞机是我国制造干线我国制造干线客机的第一次客机的第一次尝试，由于种尝试，由于种种原因，该项种原因，该项目不幸夭折目不幸夭折航空制造业ARJ机头交付 ARJ飞机飞机是我国自行是我国自行设计制造的设计制造的支线客机，支线客机，目前项目进目前项目进展顺利，将展顺利，将于于2008年首年首飞，并于次飞，并于次年交付使用。年交付使用。航空制造业新型国产战斗机歼10军事航空警用航空越来越多的城市拥有警用直升机民用航空航空公司二、民用航空器的定义和分类 民用航空器的定义：用航空器从事除了军事性质以外的所有航空活动。民用航空器的组成：商业航空（Commercial Aviation）：以航空器进行经营性的客货运输的航空活动。商业活动：以赢利为目的；交通运输的一个组成部门：以公共服务事业为己任。通用航空(General Aviation)：商业航空其余部分的民用航空。工业航空；航空科研和探险活动；农业航空；飞行训练；航空体育运动；公务航空；私人航空。三、民航系统的组成部分 政府部门（Government Department）：中国民航总局，负责管理民航安全，进行涉及国家主权和交往的事务。1.制定民用航空各项法规、条例，并监督这些法规、条例的执行；2.对航空企业进行规划、审批和管理；3.对航路进行规划和管理，并对日常的空中交通进行管理，保障空中飞行安全、有效、迅速地实行；4.对民用航空器及相关技术装备的制造、使用制定技术标准并进行审核、发证，监督安全，调查处理民用飞机的飞行事故；5.代表国家管理国际民航的交往、谈判，参加国际组织，监督外国航空企业在中国的活动，维护国家的利益；6.对民航机场进行统一的规划和业务管理；7.对民航的各类专业人员制定工作标准，颁发执照，并进行考核，培训民航工作人员。民航企业(Aviation Businesses)：航空公司：用航空器进行生产运输。对航空器维修、管理，对航空服务经营、销售。其他公司：为航空公司的运营提供各类保障，如信息公司、油料公司、航材公司及各类销售部门。民航机场(Airports)联接民航与社会的纽带，属地区性公共服务设施。性质：半企业、半公共事业，为政府管辖下的半企业。空港：供大型运输机起降的、主要为航空运输服务的机场。政府部门，民航企业和民航机场三者关系：共同构成民用航空这一庞大复杂的系统，需三方协调才能保证民航事业安全、高效、有序地进行。RETURNEXIT1.2 研究民航概论的目的和方法AUDIOCONTROLS 研究民航概论的目的研究民航概论的目的 研究民航概论的方法研究民航概论的方法一、研究民航概论的目的全面了解民航、熟悉民航发展的问题、限制、前景和挑战，掌握各部门的基础知识；树立全局观点；培养紧密协作、纪律严格的民航作风和民航意识。二、民航概论的研究方法 总体掌握、融会贯通；培养全面综合能力，具体问题具体研究；培养继续学习的能力；用发展的眼光看问题，紧跟新技术、新事物。RETURNEXIT1.3 民航的历史及发展AUDIOCONTROLS 航空业的出现和民航的发展航空业的出现和民航的发展 民航第一次大发展民航第一次大发展 民航的全球化、大众化时期民航的全球化、大众化时期一、航空业的出现和民航的发展1783年，法国蒙哥尔菲兄弟用热气球载人升空；德国开始用气球运送邮件和乘客；1852年，法国人利用飞艇进行可操纵、有动力的飞行；十九世纪末，英国人凯利和德国人里林塔尔研究滑翔机，建立空气动力理论，开始研究飞机构造和操纵；1903年，美国莱特兄弟首飞成功，虽不足一分钟，但飞机诞生，人类进入航空时代；1909年，法国人布莱里奥飞越40公里的英吉利海峡；1914-1918年，一次大战，推动航空技术的发展，广泛用于军事用途；1919年，38个国家签署了巴黎公约-第一部航空法诞生；德国开始了国内民航运输；英国和法国开始定期空中客运；国际航空运输组织(IATA)组建；1919-1939年，民航初创并发展，从欧洲、北美到亚非拉各洲；1920年，中国建立第一条航线，北京-天津航线；1933年，美国的林白用DC-3飞机横越大西洋；1939-1945年，二次大战，航空技术飞速发展。二、民航第一次大发展 （1944-1958年）1.国际航空迅速发展：1944年，54个国家参加了芝加哥会议，签署了芝加哥公约；1947年，成立国际民航组织（ICAO），有了世界范围内对民航统一的协调、管理机构；各国建立民航当局，航空业务迅速发展；到1987年，有180多个国家加入ICAO2.机场和航路网等基础设施大量兴建。3.直升机进入民航服务。4.喷气机研制进入实用阶段：1939年，德国首次出现；1941年，英国试飞；1950年，英国“子爵号”涡桨飞机投入使用；1952年，英国“彗星号”四发涡喷飞机投入航线使用，因“疲劳断裂”三次空中解体；1956年，苏联“图-104”投入航线；1958年，美国“波音-707，DC-8进入航线，喷气时代开始。波音-707的速度为每小时900-1000公里，最大航程12000公里，载客158人。三、民航的全球化、大众化时期 喷气飞机特性：高速、远程，使大众化、廉价航空运输成为可能。发达国家的情况：大量组建航空公司，成立航空公司联盟。发展中国家的情况：民航业大发展，民航成为国家尊严和地位的象征。机场：大量改造、兴建。航管系统：航路管制、航路建设、航路情报跟上喷气时代的速度和容量。1970s后，客机向大型化、高速化方向发展，如波音-747 和协和号。1978年，美国实行航空公司放松管制法，放开对票价和市场进入的控制，允许私人企业经营航空公司。1979年，美国DC-10飞机空难，死亡近300人，促使FAA加强对航空公司的适航管理。1981年，美国航管人员罢工，中、小型航空公司出现。造成半年机场拥挤、混乱、不规范等问题。1980s，美国政府采取措施，经过时常竞争、淘汰，出现低成本航空公司。放松管制扩展到欧洲、日本，使民航市场全球化。兼并、重组、代码共享、天空开放，实现了第一次民航业大发展。RETURNEXIT1.4 中国民航的历史发展概况AUDIOCONTROLS 旧中国时期旧中国时期(1920-1949)计划经济时期计划经济时期(1949-1978)改革开放时期改革开放时期(1978年年-今今)一、旧中国时期（1920-1949）1909年，旅美华侨冯如，制造成功飞机并试飞成功；1910年，北京南苑制造成功飞机；1911年，辛亥革命爆发，南方革命政府、北方军阀和其他势力都发展航空，用于军事目的；1918年，北洋政府成立航空事务处；1920年，我国第一条航线，北京-天津航线开通，后延伸至济南；1928年，政府开始筹办民用航空；1929年，沪蓉航空管理处成立，开辟上海-南京航线；1930年，与美商合资组建中国航空公司；1931年，与汉沙合资组建欧亚航空公司；1933年，西南五省组建西南航空公司；抗日战争前夕，开通了上海-北京、上海-广州、上海-成都、上海-兰州-乌鲁木齐、北京-广州、兰州-包头、西安-昆明、乌鲁木齐-塔城、广州-海口、广州-南宁等航线；1936年，开辟第一条国际航线，广州-河内航线；1939年，中苏航空公司成立，开辟重庆-莫斯科航线；中航/欧亚航执行印度-昆明-重庆运输任务；1949年10月，中国航空公司、中央航空公司共有从业人员6000多人，航线52条，通往40多个城市，航线里程8万公里；1946年，美国陈纳德利用战时与中国政府的关系和战后剩余的军事运输机，成立陈纳德空运队，开展民航业务，但主要用于支援国民党政府进行内战。二、计划经济时期（1949-1978）1949年11月9日，中国航/中央航两航起义，4000余员工参与，12架飞机，由香港飞大陆；1949年11月，中央军委民航局成立；1954年，民航局归国务院领导，成立中国民航总局，属半军事化组织；1949-1965年，购买新飞机，扩建、新建一批机场，开辟新航线，建成以北京为中心的单线式航空网络；重点是航空制造业和空军，民航只从属于军事航空。首要任务是保障政府和军事人员交通和国际交往的需要、处理一些紧急事态，而客货运输任务放在次要位置；1965-1976年，十年动乱，民航处于停滞状态。三、改革开放时期（1978年-今）1972年，我国恢复联合国席位；1978年，十一届三中全会，改革开放；1980年，民航从由军队领导转到由政府领导。1.1978-1987年，改革军事化集中指挥体系，航线增加；2.1987-1997年，航空公司、机场、地区管理局政企分开，我国民航业超常规发展，挤身航空大国行列；3.1997-2003年，由速度型转化为效益型，精简机构，航空公司与政府分离，机场关系得以理顺；4.2004-2008年，购买新飞机，增、扩航路，追加民航教育投资，中国民航实现第二次大发展，我国由航空大国向航空强国迈进。第二章 民用航空器上海交通职业技术学院（南校区）飞机机电教研室RETURNEXIT第二章 民用航空器AUDIOCONTROLS2.1 民用航空器的分类民用航空器的分类2.2 飞行基本原理飞行基本原理 2.3 飞机的基本结构飞机的基本结构 2.4 飞机的动力装置飞机的动力装置2.5 飞机的电子仪表装置飞机的电子仪表装置RETURNEXIT2.1 民用航空器的分类和发展AUDIOCONTROLS 航空器的分类航空器的分类 民用飞机的分类民用飞机的分类 民用航空器的要求民用航空器的要求 一、航空器的分类航空器航空器 轻于空气的航空器轻于空气的航空器 重于空气的航空器重于空气的航空器 飞艇热气球滑翔机莱特兄弟制作的“飞行者1号”1903年首飞B737 系列A320 系列系列波音787A380一、航空器的分类轻于空气的航空器轻于空气的航空器非动力驱动：非动力驱动：气球气球动力驱动：飞艇动力驱动：飞艇自由气球自由气球 系留气球系留气球 刚性飞艇刚性飞艇 非刚性飞艇非刚性飞艇一、航空器的分类重于空气的航空器重于空气的航空器非动力驱动：气球非动力驱动：气球动力驱动动力驱动滑翔机滑翔机风筝风筝飞机飞机扑翼机扑翼机旋翼航空器旋翼航空器二、民用飞机的分类按用途分：商业运输用，商业运输用，运输机运输机通用航空用通用航空用二、民用飞机的分类1.航线飞机 客机客机 客货混装机客货混装机 货机货机二、民用飞机的分类2.客机 1）按航程分：远程客机远程客机中程客机中程客机 短程客机短程客机航程航程8000km航程：航程：30008000km航程航程3000km二、民用飞机的分类2.客机 2）按发动机类型分：活塞式活塞式 喷气式喷气式涡喷式涡喷式 涡桨式涡桨式 涡扇式涡扇式 涡轴式涡轴式 客客 机机 二、民用飞机的分类2.客机 3）按飞行速度分：亚音速飞机亚音速飞机超音速飞机超音速飞机 高亚音速飞机高亚音速飞机低速飞机低速飞机 V1客客 机机 二、民用飞机的分类2.客机“协和”号超音速客机原英国飞机公司和法国宇航公司联合研制的四发中程超音速客机，1969年实现首飞。1976年1月12日正式投入航线运营。研制背景研制背景二、民用飞机的分类2.客机“协和”号超音速客机共生产20架，其中16架投入运营，英航、法航各占8架。一直亏损运营，依靠政府补贴。航线：巴黎纽约；伦敦纽约。于2000年发生空难，随后于2003年正式退役。运营状况运营状况二、民用飞机的分类2.客机“协和”号超音速客机三大弱点三大弱点u 经济性差经济性差u 航程短航程短u 噪音污染严重噪音污染严重二、民用飞机的分类2.客机“协和”号超音速客机u 唯一投入商业飞行的超音速客机u 誉为世界上最安全、最快速的飞机 历史意义历史意义二、民用飞机的分类2.客机4）按客座数分小型飞机小型飞机中型飞机中型飞机大型飞机大型飞机客座数客座数200客客 机机 二、民用飞机的分类2.客机5）按机身直径分宽体客机宽体客机窄体客机窄体客机机身直径机身直径3.75m机身直径机身直径3.75m客客 机机 二、民用飞机的分类3.通用航空飞机1）公务机2）农业机3）教练机4）多用途轻型飞机三、民用航空器的使用要求安全、快速、经济、舒适、环保安全、快速、经济、舒适、环保 RETURNEXIT2.2 飞行基本原理AUDIOCONTROLS 空气动力学基础空气动力学基础 飞机上的作用力飞机上的作用力 飞机升力的产生飞机升力的产生 飞机的飞行控制飞机的飞行控制 一、空气动力学基础 空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基本规律。本规律。理想流体，不考虑流体粘性的影响。不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma0.4。绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma0.4。流体模型化前缘前缘后缘后缘（一）连续性定理 流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相等。流体质量相等。质量守恒定律是连续性定理的基础。质量守恒定律是连续性定理的基础。流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相等。流体质量相等。1 12 2S S1 1,v,v1 1S S2 2,v,v2 2设：单位时间内流过截面的流体质量为设：单位时间内流过截面的流体质量为m，则有：，则有：则根据质量守恒定律可得：则根据质量守恒定律可得：结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。（一）连续性定理日常生活中的连续性定理 山谷里的风通常比平原大山谷里的风通常比平原大 河水在河道窄的地方流得河水在河道窄的地方流得 快，河道宽的地方流得慢快，河道宽的地方流得慢（二）伯努利定理 同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保持不变。同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保持不变。能量守恒定律是伯努力定理的基础。能量守恒定律是伯努力定理的基础。（二）伯努利定理（二）伯努利定理于是有：于是有：动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压力，是动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压力，是 空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中，静压静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中，静压 等于当时当地的大气压。等于当时当地的大气压。总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为，气总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为，气流速度减小到零之点的静压。流速度减小到零之点的静压。深入理解动压、静压和总压同一流线同一流线：总压保持不变。总压保持不变。动压越大，静压越小。动压越大，静压越小。流速为零的静压即为总压。流速为零的静压即为总压。伯努利定理适用条件气流是连续、稳定的，即流动是定常的。气流是连续、稳定的，即流动是定常的。空气没有粘性，即空气为理想流体。空气没有粘性，即空气为理想流体。流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。热的。深入理解动压、静压和总压同一流管同一流管：截面积大，流速小，压力大。截面积大，流速小，压力大。截面积小，流速大，压力小。截面积小，流速大，压力小。二、飞机 升力的产生 相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人的速度哪一个更快？起点终点升力的产生原理前前方来流被机翼分为了两部分：一部分从上表面流过，一方来流被机翼分为了两部分：一部分从上表面流过，一部分从下表面流过。部分从下表面流过。由连续性定理或小狗与人速度对比分析可知，流过机翼上由连续性定理或小狗与人速度对比分析可知，流过机翼上表面的气流，比流过下表面的气流的速度更快。表面的气流，比流过下表面的气流的速度更快。流过上表面的气流流过上表面的气流流过下表面的气流流过下表面的气流升力的产生原理升力的产生原理 上下表面出现的压力差，在垂直于（远前方）相对 气流方向的分量，就是升力。机翼升力的着力点，称为压力中心机翼升力的着力点，称为压力中心(Center of Pressure)迎角迎角 迎角：翼弦和相对气流方向的夹角。迎角：翼弦和相对气流方向的夹角。升力公式飞机的升力系数飞机的升力系数飞机的飞行动压飞机的飞行动压机翼的面积。机翼的面积。升力系数随迎角的变化规律当当临界临界，升力，升力系数系数随迎角的增大而减小，进入失速区。随迎角的增大而减小，进入失速区。临界临界三、飞机上的作用力升力升力重力重力推力推力阻力阻力LiftPullWeightDrag 升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。阻力 阻力是与飞机运动轨迹平行，与飞行速度方向相反阻力是与飞机运动轨迹平行，与飞行速度方向相反的力。阻力阻碍飞机的飞行，但没有阻力飞机又无法的力。阻力阻碍飞机的飞行，但没有阻力飞机又无法稳定飞行。稳定飞行。飞机的阻力系数飞机的阻力系数飞机的飞行动压飞机的飞行动压机翼的面积。机翼的面积。对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：摩擦阻力摩擦阻力(Skin Friction Drag)压差阻力压差阻力(Form Drag)干扰阻力干扰阻力(Interference Drag)诱导阻力诱导阻力(Induced Drag)废阻力废阻力(Parasite Drag)粘性粘性升力升力阻力产生原因阻力产生原因摩擦阻力 由于飞机表面上空气有粘性，气流与飞机表面发生粘滞摩擦而由于飞机表面上空气有粘性，气流与飞机表面发生粘滞摩擦而引起的与飞行方向相反的力，称为摩擦阻力。引起的与飞行方向相反的力，称为摩擦阻力。影响摩擦阻力的因素影响摩擦阻力的因素 摩擦阻力的大小与附面层的类型密切相关，此外还取决于空摩擦阻力的大小与附面层的类型密切相关，此外还取决于空气与飞机的接触面积和飞机的表面状况。气与飞机的接触面积和飞机的表面状况。紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大。紊流附面层的摩擦阻力比层流附面层的大。飞机的表面积越大，摩擦阻力越大。飞机的表面积越大，摩擦阻力越大。飞机表面越粗糙，摩擦阻力越大。飞机表面越粗糙，摩擦阻力越大。压差阻力 压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。压差阻力的产生 气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡气流流过机翼后，在机翼的后缘部分产生附面层分离形成涡流区，压强降低；而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大，这样流区，压强降低；而在机翼前缘部分，气流受阻压强增大，这样机翼前后缘就产生了压力差，从而使机翼产生压差阻力。机翼前后缘就产生了压力差，从而使机翼产生压差阻力。影响压差阻力的因素 总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、形状和迎角有关。迎风总的来说，飞机压差阻力与迎风面积、形状和迎角有关。迎风面积大，压差阻力大。迎角越大，压差阻力也越大。面积大，压差阻力大。迎角越大，压差阻力也越大。压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小。压差阻力在飞机总阻力构成中所占比例较小。干扰阻力 飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把它们组合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的它们组合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力。相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力。飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮，可以有效飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮，可以有效地减小干扰阻力的大小。地减小干扰阻力的大小。诱导阻力 由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出由于翼尖涡的诱导，导致气流下洗，在平行于相对气流方向出现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。现阻碍飞机前进的力，这就是诱导阻力。u 翼尖涡的形成 正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用正常飞行时，下翼面的压强比上翼面高，在上下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面。下，下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面。这样形成的漩涡流称为翼尖涡。（这样形成的漩涡流称为翼尖涡。（注意旋转方向注意旋转方向）u 翼尖涡的立体形态u翼尖涡的形态u诱导阻力的产生 空气在翼尖形成漩涡，产生一个向下的下洗速度，使原来的相对气流速度方向发生改变，由vv，使升力L偏转到L，L的水平分量D，即为诱导阻力。如下图所示：LLD影响诱导阻力的因素机翼平面形状：机翼平面形状：椭圆形机翼的诱导阻力最小。椭圆形机翼的诱导阻力最小。展弦比越大，诱导阻力越小展弦比越大，诱导阻力越小升力越大，诱导阻力越大升力越大，诱导阻力越大平直飞行中，诱导阻力与飞行速度平方成反比平直飞行中，诱导阻力与飞行速度平方成反比翼梢小翼可以减小诱导阻力翼梢小翼可以减小诱导阻力翼梢小翼翼梢小翼激波阻力 对于高速飞行，除了上述四个阻力外，还产生激波阻力。产生原因当物体以接近于音速飞行时，物体前方形成一层剧烈压缩的空气层，该层空气密度增加，阻力增加，空气分子剧烈碰撞，使稳定增加，称为激波。激波导致：阻力增加，升力减小，形成“音障”。飞机速度接近和超过音速时，只有当推力增大到一定程度时，才能克服激波带来的阻力，突破音障。马赫数M V：飞行速度；a：当地音速超音速飞机 在超越音障时，由于激波的传播，发出雷鸣般的声音，称音爆。超音速飞行，燃料消耗大，经济性差。高亚音速飞机在局部区域上可能达到或超过音速，产生局部激波。应尽可能推迟激波的产生，如采用后掠翼，超临界翼型。阻力相关资料典型飞机阻力构成典型飞机阻力构成阻力名称阻力名称亚音速运亚音速运输机输机超音速战超音速战斗机斗机单旋翼直单旋翼直升机升机摩擦阻力摩擦阻力45%23%25%诱导阻力诱导阻力40%29%25%干扰阻力干扰阻力7%6%40%激波阻力激波阻力3%35%5%其他阻力其他阻力5%7%5%总空气动力 升力和阻力之和称为总空气动力。升力和阻力之和称为总空气动力。四、飞机的飞行控制1.飞机的平衡飞机的平衡2.飞机的稳定性飞机的稳定性3.飞机的操纵性飞机的操纵性四、飞机的飞行控制1.飞机的平衡1）机体轴系四、飞机的飞行控制1.飞机的平衡之：飞机的运动飞机的平衡之：飞机的运动I.绕横轴（绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰转动轴）的转动称为俯仰转动 II.绕立轴（绕立轴（OY轴）的转动称为偏航运动轴）的转动称为偏航运动四、飞机的飞行控制1.飞机的平衡之：飞机的运动飞机的平衡之：飞机的运动II.绕纵轴（绕纵轴（OX轴）的转动称为横滚运动轴）的转动称为横滚运动四、飞机的飞行控制1.飞机的平衡之：飞机的运动飞机的平衡之：飞机的运动四、飞机的飞行控制u平衡的概念：所有作用于飞机的平衡的概念：所有作用于飞机的外力和力矩外力和力矩之和之和都等于零的状态为飞机的平衡状态。都等于零的状态为飞机的平衡状态。u平衡包括：平衡包括：作用力平衡、力矩平衡作用力平衡、力矩平衡u飞机的纵向平衡飞机的纵向平衡u飞机的横向平衡飞机的横向平衡u飞机的航向平衡飞机的航向平衡 1.飞机的平衡飞机的平衡四、飞机的飞行控制2.飞机的稳定性u稳定性的概念稳定性的概念结论：结论：欲使物体具有稳定性欲使物体具有稳定性 飞飞机的稳定性机的稳定性是指，飞机受扰偏离原平衡状态，是指，飞机受扰偏离原平衡状态，偏离后飞机能自动恢复到原平衡状态的能力。偏离后飞机能自动恢复到原平衡状态的能力。物体在受到扰动后能够产生稳定力矩，使物体具有自物体在受到扰动后能够产生稳定力矩，使物体具有自身恢复到平衡状态的趋势身恢复到平衡状态的趋势在恢复过程中同时产生阻力力矩，保证物体最终恢在恢复过程中同时产生阻力力矩，保证物体最终恢复到平衡状态复到平衡状态四、飞机的飞行控制飞机的稳定性俯仰稳定性俯仰稳定性方向稳定性方向稳定性横侧稳定性横侧稳定性四、飞机的飞行控制2.1 飞机的俯仰稳定性什么是俯仰稳定性什么是俯仰稳定性 飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中，飞机受微飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。机自动趋向恢复原平衡状态的特性。俯仰稳定性的实现俯仰稳定性的实现 飞机的俯仰稳定性，由水平尾翼产生的俯仰稳飞机的俯仰稳定性，由水平尾翼产生的俯仰稳定力矩实现。定力矩实现。水平尾翼水平尾翼 正常布局的飞机的平尾的安装角通常要比机翼的正常布局的飞机的平尾的安装角通常要比机翼的安装角更小。安装角更小。平尾产生俯仰稳定力矩平尾产生俯仰稳定力矩瞬间受扰瞬间受扰机头上抬机头上抬扰动运动消失扰动运动消失迎角恢复原值迎角恢复原值平尾附平尾附加升力加升力俯仰稳俯仰稳定力矩定力矩2.2 飞机的方向稳定性什么是方向稳定性什么是方向稳定性 飞机的方向稳定性，指的是飞行中，飞机受微小飞机的方向稳定性，指的是飞行中，飞机受微小扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。自动趋向恢复原平衡状态的特性。方向稳定性的实现 主要由垂尾产生方向稳定力矩来实现。主要由垂尾产生方向稳定力矩来实现。横轴横轴后掠角后掠角 上反角和后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定上反角和后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩。力矩。其他方向稳定力矩的产生其他方向稳定力矩的产生上反角上反角机身机身四分之一翼弦连线四分之一翼弦连线2.3 飞机的横向稳定性什么是横向稳定性什么是横向稳定性 飞机的横向稳定性，指的是飞机绕纵轴的稳定性，飞机的横向稳定性，指的是飞机绕纵轴的稳定性，也叫侧向稳定性。影响侧向稳定性的主要因素是机也叫侧向稳定性。影响侧向稳定性的主要因素是机翼的上反角、后掠角和垂尾的大小。翼的上反角、后掠角和垂尾的大小。横侧稳定性主要由侧滑中机翼的上反角和后掠横侧稳定性主要由侧滑中机翼的上反角和后掠角产生角产生I.上反角产生的横侧稳定力矩上反角产生的横侧稳定力矩 上反角情况下，侧滑前翼的迎角更大，升力大于侧滑上反角情况下，侧滑前翼的迎角更大，升力大于侧滑后翼的升力，从而产生绕纵轴的横侧稳定力矩。后翼的升力，从而产生绕纵轴的横侧稳定力矩。II.后掠角产生的横侧稳定力矩后掠角产生的横侧稳定力矩后后掠掠角角情情况况下下，侧侧滑滑前前翼翼的的有有效效分分速速大大，因因而而升升力力大大于于侧侧滑滑后后翼翼的的升升力力，从从而而产产生生横横侧侧稳稳定定力力矩矩。2.4 飞机的方向飞机的方向稳定性稳定性和横侧稳定性的关系和横侧稳定性的关系 飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生飞机的横侧稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生明显的飘摆现象，称为荷兰滚。明显的飘摆现象，称为荷兰滚。飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产飞机的横侧稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。飞机的方向稳定性与横侧稳定性是相互关联的。飞机的方向稳定性与横侧稳定性是相互关联的。2.4 飞机的飞机的稳定性分析稳定性分析飞机的稳定性是飞机本身应具有的一种特性。飞机的稳定性是飞机本身应具有的一种特性。飞机的的稳定性是相对的、有条件的。飞机的的稳定性是相对的、有条件的。3.3.飞机的操纵性飞机的操纵性操纵性的定义 飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。俯仰操纵性俯仰操纵性方向操纵性方向操纵性横侧操纵性横侧操纵性 3.1 3.1 飞机的俯仰操纵性飞机的俯仰操纵性 飞机的俯仰操纵性是指飞行员操纵驾驶盘偏转升飞机的俯仰操纵性是指飞行员操纵驾驶盘偏转升降舵后，飞机绕横轴转动而改变其迎角等飞行状态的降舵后，飞机绕横轴转动而改变其迎角等飞行状态的特性。特性。飞机的俯仰操纵性主要由升降舵实现飞机的俯仰操纵性主要由升降舵实现 拉杆拉杆附加向下升力附加向下升力 3.2 3.2 飞机的方向操纵性飞机的方向操纵性 飞机的方向操纵性是指飞行员操纵方向舵以后，飞飞机的方向操纵性是指飞行员操纵方向舵以后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行状态的特性。机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行状态的特性。驾驶员踩脚蹬，带动垂直尾翼上的方向舵偏转，驾驶员踩脚蹬，带动垂直尾翼上的方向舵偏转，产生向右附加气动力会打破原有方向平衡，使飞机机产生向右附加气动力会打破原有方向平衡，使飞机机头偏转（图示为左偏操纵）。头偏转（图示为左偏操纵）。飞行中方向操纵（改变侧滑角）的基本原理飞行中方向操纵（改变侧滑角）的基本原理 3.3 3.3 飞机的横侧操纵性飞机的横侧操纵性 飞机的横侧操纵性是指飞行员操纵副翼以后，飞机飞机的横侧操纵性是指飞行员操纵副翼以后，飞机绕纵轴转动而改变其滚转角速度、坡度等飞行状态的绕纵轴转动而改变其滚转角速度、坡度等飞行状态的特性。特性。飞机横侧操纵原理飞机横侧操纵原理 两个副翼上的不同升力差会打破原有横侧平衡，两个副翼上的不同升力差会打破原有横侧平衡，使飞机开始滚转。使飞机开始滚转。3.4 3.4 飞机的方向操纵性和横侧操纵性的关系飞机的方向操纵性和横侧操纵性的关系 蹬左舵，蹬左舵，机头左偏机头左偏，导致右侧滑，侧滑前翼升力，导致右侧滑，侧滑前翼升力大于侧滑后翼升力（即横侧稳定力矩），大于侧滑后翼升力（即横侧稳定力矩），飞机左滚飞机左滚。压左盘，压左盘，飞机左滚飞机左滚，导致左侧滑，垂尾附加侧力，导致左侧滑，垂尾附加侧力使使机头左偏机头左偏（即方向稳定力矩）。（即方向稳定力矩）。结论：结论：在操纵效果上，存在盘舵互换（但效率不高）。在操纵效果上，存在盘舵互换（但效率不高）。3.5 3.5 影响飞机操纵性的因素影响飞机操纵性的因素飞机重心位置前后移动对操纵性的影响和重心飞机重心位置前后移动对操纵性的影响和重心的前后极限位置。的前后极限位置。飞行速度对飞机操纵性的影响。飞行速度对飞机操纵性的影响。飞行高度对操纵性的影响飞行高度对操纵性的影响迎角对横侧操纵性的影响迎角对横侧操纵性的影响横侧反操纵的现象。横侧反操纵的现象。第三章 航空器活动的环境及导航 上海交通职业技术学院（南校区）上海交通职业技术学院（南校区）飞机机电教研室飞机机电教研室RETURNEXIT第三章 航空器活动的环境及导航AUDIOCONTROLS大气层基本介绍大气层基本介绍 空中导航空中导航第一节 大气层本节内容：一、大气物理参数二、大气各物理参数随高度的变化三、大气的分层四、国际标准大气和飞行高度的确定一、大气物理参数（一）、空气的密度（）1、概念：单位体积内的空气质量 2、公式：第一节 大气层第一节 大气层3、单位：标准单位为 工程单位为 4、对概念的理解（与人口密度比较理解）、对概念的理解（与人口密度比较理解）第一节 大气层（二）、空气的温度（T）1、概念：空气的温度指空气的冷热程度。2、定理：布朗运动 气体的温度越高，空气分子不规则运动的越快，分子的平均动能越大。第一节 大气层3、单位：（1）摄氏温度 （2）华氏温度 F两者之间的换算关系：两者之间的换算关系：（3）绝对温度绝对温度 K 第一节 大气层（三）、空气压力 P 气压 1、概念：空气的压强，物体单位面积上所承受的空气的垂直作用力。2、产生原因：从布朗运动方面理解3、方向及大小方向:各个方向大小：大气压物体单位面积上所承受的大气气柱的重量 第一节 大气层 4、单位 工程上 公斤/平方米 公斤/平方厘米 标准单位 帕斯卡（Pa）牛/平方米（）毫米汞柱（mmHg）第一节 大气层（四）、音速 1、概念：声音在静止的空气中传播的速度。2、单位：米/秒（）第一节 大气层二、大气各物理参数随高度的变化 1、温度 在11Km以下，每升高1Km，温度下降在11Km到3540Km的距离，温度保持在 飞机一般在以上高度范围内活动。第一节 大气层2、密度 地球外层空气的存在是因为地球的引力将其包围在自己的周围 随高度的增加，空气的密度就会越小 第一节 大气层3、压力大气压力是物体单位面积上所承受的大气柱的重量 随高度的增加，大气压力降低。第一节 大气层4、对飞行的影响飞行高度太高，空气密度很小，发动机的效率就会很低飞行高度太高，空气压力很小，对飞机结构、机载设备、机上人员都是很大的威胁。第一节 大气层三、大气的分层据距地面高度及大气内的气流特点分为：对流层平流层中间层电离层散逸层 第一节 大气层（一）、对流层（变温层）1、高度 第一节 大气层2、特点（1）、高度增加，温度下降；（2）、风向风速经常变化（3）、空气上下对流剧烈（4）、气象多 第一节 大气层3、对飞机飞行的影响温度变化对飞行的影响：飞机结冰，影响气动外形、对机载设备和人体也有危害；风速、风向的变化及空气对流：使飞机颠簸等；云、雨、雾、雪等影响能见度。第一节 大气层（二）、平流层（恒温层）1、高度：对流层以上距地面3540Km第一节 大气层 2、特点：（1）、恒温 受地面影响小；（2）、水蒸气少，因此没有云、雨、雾、雪等气象；（3）、密度小，风向稳定，没有对流，空气水平流动。第一节 大气层（三）、中间层 1、高度：平流层以上距地面80100Km 2、特点：（1）、空气的温度先升高后降低（2）、有风，且风速很大。第一节 大气层（四）、电离层（暖层）1、高度：中间层以上距地面800Km 2、特点：（1）、温度高 （2）、空气分子被电离第一节 大气层（五）、散逸层 1、高度：电离层以上距地面20003000Km 2、特点：几乎不受地球引力的束缚第一节 大气层四、国际标准大气和飞行高度的确定（一）、国际标准大气的规定1、规定国际标准大气的意义 制定统一的标准 2、规定的前提 第一节 大气层3、规定：海平面的高度为零，在海平面，空气的标准状态是：第一节 大气层（二）、飞行高度的确定为了飞机的飞行安全，飞机在不同的飞行阶段，需要使用不同基准的高度。主要有：场压高度海平面气压高度标准气压高度第一节 大气层1、场压高度（QFE）机场当地海拔高度的气压高度为零，飞机高度表上表示出来的高度就是机场上空的相对高度距离 起飞和降落阶段使用第一节 大气层2、海平面气压高度（QNH）以当地实际海平面的气压数据作为高度的基准面，飞机高度表上表示出来的高度就是飞机的实际海拔高度 爬升和下降阶段使用第一节 大气层3、标准气压高度（ISA）以国际标准大气的基准面得到的高度称为标准气压高度 巡航阶段使用第一节 大气层插图各个高度的定义第一节 大气层第二节 空中导航导航：一个物体在运动中确定它的空间或地面的位置和方向的方法。导航中，由于是用某种方法对地面位置和方向的确定，那么，学习地球的有关知识是有必要的。第二节 空中导航本节内容：一、地球的有关知识 二、地球的运动和时间三、空中导航第二节 空中导航一、地球的有关知识地球的形状:椭圆球体 地轴:地球自转所围绕的轴南北极：地轴在地表的两个端点 第二节 空中导航1、地球的经纬度 1）、纬度 a）赤道平面 （概念 特点)b）赤道 (概念)c）纬度 (概念、表示方法)d）纬线 (概念)e）纬圈（概念 特点)第二节 空中导航 2）、经度 a）经圈（概念)b）经线（子午线）(概念、表示方