航概思考题部分答案(1)

1、航空航天概论思考题1 什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？ 答：飞行器在地球大 气层内的航行活 动为航空。指人造地球 卫星、宇 宙飞船等在地球附近空 间或太阳系空 间飞行。联系：i：航空宇航天是紧密联系的；ii：航空航天技术是高度 综合的现代科学技术：力学、热力学和材料学是航空航天的科 学基础。电子技术、自动糊控制技术、计算机技术、喷气推进 技术和制造工艺技术对航空航天的进步发挥了重要作用。 医学、 真空技术和低温技术的发展促进了航天的发展。2 航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？ 答：按技术分类和按法律分类。 按技术分类主要按飞行原理进行分类， 根据航空器产生升力的原理不同，航

2、空器可分 为两大类： 轻于空 气的航空器 重于空气的航空器。轻于空气的航空器包括：气球， 汽艇，飞艇等；重于空气的航空器又分为：固定翼航空器、旋翼航空 器、扑翼机、侧旋转翼机。其中固定翼航空器又分为飞机和滑翔机； 旋翼航空器又分为直升机和旋翼机。按法律分类：分为民用航空器和国家航空器。3、要使飞机能够成功飞行，必须解决什么问题？答： 作为动 力源的 发动 机问题 ；飞行器在空中 飞行时的稳定和操 纵问题 。3 简述对飞机的创造发明做出卓越贡献的科学家，及他们 的工作？答：阿代尔在 1890年 10月 9 日制成了一架蝙蝠 状的飞机进行试飞， 但终因控制问题而摔坏。美国科学家S.P兰利1891年

3、设计了内燃机为 动力的飞机，但试飞均告失败。德国的0.李林达尔，完善了飞行的稳 定性和操 纵性，于 1891 年制成一架滑翔机，成功地 飞过了 30米的距 离。美国的莱特兄弟 从 1896年开始研究飞行，他们在学习前人著作和 经验的基础上，分析其成 败的原因， 并用自制的 风洞进行了大量的 试 验，于 1900年制成了一架 双翼滑翔机，先进行滑翔飞行和改进，尔后 又开始了动力飞行试验 。 1906 年， 侨居法国的巴西人 桑托斯 .杜蒙制 成箱形 风筝 式飞机“比斯14”，并在巴黎试飞 成功。 1908年，冯如在 旧金山自行研制出我国第一架飞机。1909年7月，法国人L.布莱里奥 驾驶 自己

4、设计 的一架 单翼飞机飞越了英吉利海 峡， 从法国飞 到了英 国。 1910年 3 月，法国人法布尔又成功地把 飞机的使用范 围从陆 地扩 大到水面， 试飞成功世界上第一架水上 飞机。 1910年，谭根制成船身 式水上 飞机，并创造了 当时水上飞机飞行高度的世界 纪录。1913年，俄国人I西科斯基成功地 研制了装4台发动机的大型飞机， 并于同年 8 月首飞成功国内 ， 1914年，北京南苑航校修理 厂潘世忠自 行研制出“枪车”号飞机， 并试飞 成功 。4 大气分几层？各层有什么特点？ 答：对流层：对流层包含了大气 层质量四分之三的大气，气体密度最 大，大气压力也最高；气温随高度升高而逐渐降低；

5、 空气上下对流剧烈，风向风速经常变化；一有云雨雾雪等天气现象。 平流层：集中了全部大气质量的四分之一不到的空气；气温随高度的增加起初基本保持不变（约为 216K）,到20-32km以上，气温升 高加快，到了平流层顶，气温升至 270-290k;平流层大气只要是水 平方向的流动，没有上下对流。中间层：所含大气质量之战大气总质量的 1/3000 左右; 气温随高 度升高而下降;含有大量的臭氧。热层（电离层）：空气密度很小。 散逸层（外层）：空气及其稀薄。5、 什么是国际标准大气？ 答：国际标准大气压是由国际性组织（如国际民用航空组织、国际标 准化组织） 颁布的一种“模式大气“。有规定：大气被看做完

6、全气体， 服从气体状态方程; 以海平面的高度为零高度， 在海平面上大气的标 准状态为：气温T=15 C 压强P= 一个标准大气压（10330kg/密 度 p=1.225kg/m m2 音速 a=341 m/s5 大气的状态参数有哪些？答：压强p、温度T和密度p 状态方程： P=pRT T=t+273KR=287.05 J/kg K6 什么是大气的粘性？ 答：空气在流动过程中表现出的一种性质。 是有气体分子做不规则运 动的结果。7 何谓声速和马赫数？答：声速是指声波在物体中传播的速度。 马赫数是衡量空气被压缩的 程度 Ma=V/a a 是该处声速。8 什么是飞行的相对运动原理？答：飞机以一定的速

7、度在 静止的大 气中飞行，或者， 气流以相同的速 度流过静止的飞机，这两种情况，在飞机上产生的空 气动力完全 相等。叫做 飞行相对运动 原理 。9 什么是流体的连续性定理和伯努利方程？它们所代表 的物理意义是什么？答：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质 量和从另一切面流出的流体质量是相等的. 连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中，不仅流速和管道切面相互联系，而 且流速和压力之间也相互联系 , 即 Q1=Q2 在管道中稳定流动的不可压缩理想气体，在与外界没有能量交换

8、的情况下，在 管道各处的流体的动压和静压之和始终保持不变。P+1/2pv'2=常数10 低速气流和超声速气流的流动特点有何不同？答：低速：管道截面大的地方，流体的速度小，流体的静压就大；反超音速：横截面及变化引起的密度变化，比其引起的速度变化 快得多，在超音速气流中， 随着流速增大， 管道截面积必然增大。11 拉瓦尔喷管中的气流流动特点是什么？答：发动机中的燃 气流在燃烧室压力作用下， 经过喷管向后运动，进 入喷管的A。在这一阶段，燃气运动遵循"流体在管中运动时， 截面小 处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速已 经超过了音速。而跨音

9、速的流体在 运动 时却不再遵循 "截面小 处流速大，截面大 处流速小 "的原理，而 是恰恰相反，截面越大，流速越快。在 B,燃气流的速度被进 一步加速， 为 2-3公里/ 秒，相当于音速的 7-8倍12 什么是翼型？什么是迎角？ 答：翼型也叫“翼剖面”，是指沿平行于飞机对称面的切平面切割机 翼所得的剖面。迎角是翼弦与相对气流速度 V 之间的夹角，也 称飞机的攻角，用阿尔法表示。13 升力是怎样产生的？它和迎角有何关系？ 答：相对气流流过机翼时，分成上下 两股，分别沿机翼上表面流 过， 而在机翼的后 缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影 响， 上表面流 线密集，流管 细，其

10、 气流流速快、 压力小；而下表面 流线较稀疏，流管粗， 其气流流速慢， 压力较大。因此， 产生 了上下压力差。这个压力差就是空气动力（R）,它垂直流速方 向的分力就是升力（Y）。升力维持飞机在空中飞行。14 影响升力的因素有哪些？答：机翼在 气流台的相 对位置（迎角）、气流的速度和空 气密度（空 气的动压以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状机翼面 积、是否使用襟翼和前 缘缝翼是否 张开等）。15 飞机在飞行过程中会产生哪些阻力？试说明低速飞机 各种阻力的影响因素及减阻措施。答：摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力等。措施：增大展弦比，选择适当的平面形状，增加“翼梢小翼”等减小诱导阻力。

11、16. 为了保证风洞实验结果尽可能与飞行实际情况相符，必 须保证飞机和模型之间的哪几个相似？答：几何相似；运动相似；动力相似。雷诺数相等。17. 什么是雷诺数？答:雷诺数 是流体流动中 惯性力与粘性力比值的量度18. 风洞实验有何作用？答：利用人造气流来进行飞机空气动力实验。19. 什么是激波？超声速气流流过正激波时，流动参数有哪些变化？答：当飞机以等因素或超音速飞行时，在其前面也会出现由无数较强 的波迭聚而成的波面就叫激波。超音速气流过处，形成斜激波。20. 什么是临界马赫数？答：飞机开始产生局部激波所对应的飞行马赫数称为“临界马赫数”21. 什么是局部激波？答：当飞机的飞行速度达到一定值但

12、还未达到音速 时，飞机上某些部 位的局部流速却以达到或超过了声速。于是在这些局部超音速区 首先开始形成激波。这种在飞机的飞行尚未达到声速而在机体表 面纪检部产生的激波称为“局部激波”。22. 低速飞机和超声速飞机在外形上有何区别？答:23 什么是超声速飞机的声爆和热障？如何消除热障？ 答：飞机在超音速飞行时，在飞机上形成的激波，传到地面上形成如 同雷鸣般的爆炸声，就是“声爆” 。飞机在超音速 飞行时，飞机附面 层中的空 气受到了强烈的摩擦阻 滞和压缩，速度大大降低， 动能装化 为内能，使飞机表面温度急剧 升高。气动加热使飞机结构强度和 刚度降低，飞机气动外形受到破 坏，危及飞行安全，这种由气动

13、加热形成的危 险障碍就称为“热障”。解决：用耐高温的新材料如钛合金、不锈钢或复合材料来代 替铝合金制造飞机的受力构件和蒙皮；用隔热层保护机内设备和 人员；采用水或其他的冷却液冷却结构的内表面；航天器常采用 “烧蚀法”进行放热。24 飞机的飞行性能有哪些指标？ 答：速度性能、盘旋性能、爬升性能、续航性能、加速性能、起降性能。25 什么是飞机的稳定性？飞机包括哪几个方向上的稳定性？答：指当飞机处于平衡状态时， 受到微小的扰动而偏离了原来的平衡 状态，在扰动消失后能自动回复到原来的平衡状态的特性。 包括 纵向稳定、方向稳定、侧向稳定。26 什么是飞机操纵性，驾驶员是如何操纵飞机的俯仰、偏 航和滚转运

14、动的？答：操纵性指飞机队操纵的反应特性。飞行员通过推拉驾驶杆，使飞机的升降舵上下偏转，产生俯仰力矩，从而使飞机低头或抬头作俯仰运动。通过登脚蹬，使飞机的方向舵左右偏转，产生偏航力矩，从而使飞机左右偏航运动。通过左压或右压驾驶杆使飞机的左右副翼一侧向下另一侧向上偏转，产生滚转力矩，从而使飞机 向左右作滚转运动。27 直升机有何特点？答： 1. 它能垂直起降， 对起降 场地没有太多的特殊要求；2. 它能在空中 悬停；3. 它能沿任意方向 飞行，但 飞行速度比 较低（一般 为低速 飞 行），航程相 对说来 也比较短。28 试说明直升机旋翼的工作原理。答：直升机以航空 发动机驱动旋翼旋转作为升力和推

15、进力来源； 旋翼是利用前 飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力。 动量守恒要求，旋翼升力的获得靠向下加速空气。因此，对直升机而 言由旋翼带动空气向下运动， 每一片旋翼叶片都产生升力， 这些升力 的合力就是直升机的升力。29 直升机有哪些布局形式？各有何特点？答：直升机布局有： 单旋翼式、共 轴双旋翼、纵列双旋翼、 横列双旋 翼、倾转旋翼和多旋翼等。 单旋翼式是 经典的直升机布局，共 轴 双旋翼的旋 转方向相反，以对消扭转力矩；共轴双旋翼机身 较长， 装人和 货比较方便，缺点是 构造和操 纵系统较复杂 ；纵列双旋翼 一般具有机翼、所以 气动 性能比 较好，而且 稳定和操 纵特性也比 较好，但是

16、构造复杂，载重量不大； 倾转旋翼起降性能好，旋翼 转 90 度后相 当于涡轮螺旋 桨的作用，可增加航程，但是结构复杂 ， 重量增加 。30 什么是开普勒三大定律？答：1. 所有行星 围绕 太阳运动 的轨道都是 椭圆 ，太 阳处在椭圆 的一 个焦点上；I 八、八、一I- 2. 行星的向 径 在相等的 时间内扫过 相等的面 积。3. 所有行星 轨道半 长轴 的三次方跟公 转周期的二次方的比 值都相 等。31 什么是第一、第二和第三宇宙速度？答：第一宇宙速度（又 称环绕 速度）：是指物体 紧贴地球表面作 圆周 运动 的速度 （也是人造地球 卫星的最小 发 射速度 ）。大小 为 7.9km/s 计算方

17、法是V ' =gR （g是重力加速度，R是星球 半径）第二宇宙速度（又 称脱离速度）：是指物体完全 摆脱地球引力束 缚，飞离地球的所需要的最小初始速度。大小 为 11.2km/s 第三宇宙速度（又 称逃逸速度）：是指在地球上 发 射的物体 摆 脱太阳引力束 缚，飞出太阳系所需的最小初始速度。 其大小 为 16.7km/s32 试说明发动机的分类及各类发动机的特点？答：活塞式发动机。 是一种把燃料的热能转化为带动螺旋桨转动的机 械能的发动机。喷气式发动机利用向后喷射高速气流， 直接产生向前的反作用力， 来 推动飞行器前进。空气喷气发动机利用大气层中的空气， 与所携带的燃料燃烧产生高温 气

18、体。它依赖于空气中的氧气作为氧化剂， 因此只能作为航空器的发 动机。火箭发动机不依赖空气而工作， 完全依靠自身携带的氧化剂和燃料产 生高温、高压气体，因此可以在高空和大气层外使用。组合发动机 是两种或两种以上不同类型发动机的组合， 包括空气喷气发动机之 间的组合，以及空气喷气发动机与火箭发动机之间的组合等。33 衡量活塞式发动机性能优劣的指标是什么？ 答：活塞式发动机：气缸直 径、活塞行程、气缸工作容积、压缩比 空喷气式发动机：推力、单位推力、推重比、单位耗油率 火箭发动机：推力、冲量和总冲、比冲34 试述活塞式发动机的主要组成及工作原理。 答：主要由：气缸、活塞、连杆、曲轴、 进、排气活门、

19、机匣组成。 工作原理：经过四冲程（进气、压缩、膨胀、排气冲程）完成能量的 转换。35 为什么螺桨式飞机不适于高速飞行？高速飞行时，活塞式发动机为什么要被空气喷气发动机所代替？ 答：难解决激波问题，难解决声障问题 39.衡量喷气发动机的几个主要性能参数是什么？ 答：单位推力、推重比、单位耗油率。40、 试述涡轮喷气发动机的主要组成部分及各部分的功用。 答：空气燃气涡轮喷气发动 机主要由 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、 加力燃 烧室和尾喷管组成。进气道的作用是整理 进入发动机的空 气流，消除紊 乱的涡流，在飞行时并能利用冲入的空 气进行压缩； 压气机的作用是提高 进入发动机燃烧室的空 气压力；燃烧

20、室的作 用是将高温、高压空气混合燃烧；涡轮的作用是 将燃烧室出口的 高温、高压气体的能量 转变为机械能；加力燃烧室的作用是 将空 气中的氧气充分利用，产生更多的能量； 尾喷管的作用是排出燃 烧后的气体，产生推力。36 涡轮轴发动机有什么特点？用在什么飞机上？ 答：特点：气发生器排出的燃气能量几乎全部在动力涡轮中 胀， 由喷管排出时，气流速度很低；输出轴转速较高。 主要用在 直升机和垂直短距起落 飞 机上。37 试述冲压发动机的工作原理，它为什么不能单独使用？ 答： 冲压发动机是一种气动热力涵道喷气发动机。他没有任何主要的旋转部件，只包含一个扩张形进气 涵道和一个收敛形或者收敛 -扩张形出口。

21、当该发动机在外部动力作用下向前运动时 ,空气被压入进气道。 随 后空气流经扩张形涵道，其速度也就是动能降低，但压力能增加。在燃油燃烧的作用下，空气的总能量增 加，膨胀的燃气通过出口涵道加速并排出，从而产生推力。 因为静止的空气无法与燃油充分混合，燃气 不能良好燃烧，使得发动机在较短时间内不能产生足够的推力；所以冲压发动机开始工作的前提条件是， 必须首先获得一定的向前运动的速度。38 试述火箭发动机的分类和特点。答：液体火箭发动机；固体火箭 发动机；电火箭 发动机；核火箭发动 机。 特点： 火箭发动 机不仅自带燃烧剂而且自带氧化剂。39 试分析液体火箭发动机和固体火箭发动机的优缺点， 各 适应于

22、什么情况？答：液体火箭发动机比冲高（ 250-500秒），推理范围大（单台推力在 1 克力 -700 吨力）、能反复起动、能控制推力大小、工作时间长。主 要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。固体发动机结构简单， 推进 剂密度大，推进剂可以储存在燃烧室 中常备待用和操作方便可靠。但比冲小，工作时间短，加速度大导致 推力不易控制，重复起动困难，不利于载人飞行。主要用作火箭弹、 导弹和控制火箭的发动机，以及航天器发射和起飞的助推发动机。40 试举几种组合发动机的例子。 答：火箭发动机 与冲压发动机组合； 涡轮喷气发动机与冲压发动机组 合；火箭发动机与涡轮喷气发动机组合。41 飞行器机载设备

23、的主要作用是什么 ？ 答：航空仪表主要是用来测量和调整飞机的运动状态 和发动机的工作 状态，或者自动计算飞机的飞行参数。导航是指飞机在飞行过程中确 定其位置和方向的方法或 过程，它包括地面人 员和机上人员为确定航 空器位置和方向所做的全部工作。 其他机载设备： 1、电气设备 飞机电气设备包括供电设备和各种用电设备。 2 、高空防护设备 ，高空设备主要解决低压、缺氧、低温等对人体身体的影响问题，通 常包括氧气设备和气密座舱两部分。 3、救生设备弹射座椅、 降落伞、 海水救生衣和救生艇， 以及特种飞行衣等。 除此之外，还有防冰设备、 灭火设备、通信设备、雷达设备等。44 、 飞行器飞行时需要测量哪些参数？ 答：高度、速度、 马赫数、加速度、升降速度等都是重要的 飞行参数。42 飞行高度分哪几种？它们分别在什么情况下使用？ 答：绝对高度、相对高度、真实高度、标准气压高度。 当基准平面为 标准气压平面时，为标准气压高度；当基准平面为机场平面时，为相 对高度；当基准面为海平面时，为绝对高度；当基准面为地面点平面 时，为真实高度。43 叙述气压式空速表的测量原理。