第01章飞机和大气的一般介绍

1、飞行原理飞行原理/CAFUC飞行原理飞行原理 Principles of Flight中国民航飞行学院飞行力学教研室中国民航飞行学院飞行力学教研室第一章第一章 第第 页页2前言前言1. 飞行原理课程的主要内容飞行原理课程的主要内容理解飞机飞行的原理理解飞机飞行的原理- -为什么能飞？为什么能飞？理解飞机的运动规律理解飞机的运动规律- -怎样操纵以及为什么？怎样操纵以及为什么？理解飞机的飞行性能理解飞机的飞行性能- -飞机能飞多快、多远飞机能飞多快、多远/ /久、多高？久、多高？2. 飞行原理所涵盖的学科范畴飞行原理所涵盖的学科范畴空气动力学空气动力学空气与物体相互作用的规律。空气与物体相互作用

2、的规律。飞行力学飞行力学研究飞行性能、操纵性与稳定性。研究飞行性能、操纵性与稳定性。飞行技术飞行技术建于实践基础上的综合学科。建于实践基础上的综合学科。第一章第一章 第第 页页33. 本书内容涵盖范围本书内容涵盖范围私照私照PPL与商照与商照CPL知识领域。知识领域。适用于正常类与实用类飞机。适用于正常类与实用类飞机。涵盖低速小型螺旋桨飞机气动、操纵与性能。涵盖低速小型螺旋桨飞机气动、操纵与性能。4. 本书学习方法本书学习方法理论与实际相结合。理论与实际相结合。重点在于对理论以及结论的清晰理解。重点在于对理论以及结论的清晰理解。不要过多的试图探究操纵感觉和操纵细节。不要过多的试图探究操纵感觉和

3、操纵细节。前言前言第一章第一章 第第 页页45. 本课教学对象本课教学对象初始培训飞行员初始培训飞行员管制、签派、情报专业学生管制、签派、情报专业学生其他民航相关学科学生其他民航相关学科学生航空爱好者航空爱好者前言前言第一章第一章 第第 页页5第一章第一章 飞机和大气的一般介绍飞机和大气的一般介绍第二章第二章 飞机的低速空气动力飞机的低速空气动力第三章第三章 螺旋桨的空气动力螺旋桨的空气动力第四章第四章 飞机的平衡、稳定性和操纵性飞机的平衡、稳定性和操纵性第五章第五章 平飞、上升和下降平飞、上升和下降第六章第六章 盘旋盘旋第七章第七章 起飞和着陆起飞和着陆第八章第八章 特殊飞行特殊飞行第九章第

4、九章 重量与平衡重量与平衡第十章第十章 高速空气动力学基础高速空气动力学基础6. 本课主要内容本课主要内容前言前言飞行原理飞行原理/CAFUC飞机和大气的一般介绍飞机和大气的一般介绍第一章第一章第一章第一章 第第 页页7莱特兄弟的飞行者莱特兄弟的飞行者(“flyer” ) ，飞行距离，飞行距离120120英尺，英尺，持续时间持续时间1212秒。秒。人类早期的飞行人类早期的飞行第一章第一章 第第 页页8人类早期的飞行人类早期的飞行第一章第一章 第第 页页9人类早期的飞行人类早期的飞行第一章第一章 第第 页页10本章主要内容本章主要内容1.1 飞机的一般介绍飞机的一般介绍1.2 飞机大气环境的一般

5、介绍飞机大气环境的一般介绍飞行原理飞行原理/CAFUC飞行原理飞行原理/CAFUC1.1 飞机的一般介绍飞机的一般介绍第一章第一章 第第 页页12 飞机是目前最主要的飞行器。本节将简要介绍飞机飞机是目前最主要的飞行器。本节将简要介绍飞机的主要组成部分及其功用、操纵飞机的基本方法及机的主要组成部分及其功用、操纵飞机的基本方法及机翼形状等。翼形状等。第一章第一章 第第 页页131.1.1 飞机的主要组成部分及其功用飞机的主要组成部分及其功用五大部分五大部分：机身：机身, ,机翼机翼, ,尾翼尾翼, ,起落装置起落装置, ,动力装置。动力装置。机翼机翼机身机身动力装置动力装置起落装置起落装置尾翼尾翼

6、第一章第一章 第第 页页14 机身（机身（Fuselage）装载机组、旅客、货物和其它必须设备。装载机组、旅客、货物和其它必须设备。将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一个整体个整体。第一章第一章 第第 页页15驾驶舱驾驶舱( Cockpit )第一章第一章 第第 页页16机身（机身（ B747 全货机）全货机）第一章第一章 第第 页页17机身（机身（ B747经济舱）经济舱）第一章第一章 第第 页页18机身（机身（ B747上层商务舱）上层商务舱）第一章第一章 第第 页页19机身（机身（B747豪华舱）豪华舱）第一章第一章 第第 页页20机身

7、（机身（A300 Transporter）第一章第一章 第第 页页21机身（机身（A300 Transporter）第一章第一章 第第 页页22 机翼（机翼（Wings）机翼产生升力。机翼产生升力。机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼。的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼。机翼还用于安装发动机、机翼还用于安装发动机、起落架及其轮舱、油箱。起落架及其轮舱、油箱。第一章第一章 第第 页页23机翼的分类机翼的分类上单翼上单翼下单翼下单翼中单翼中单翼第一章第一章 第第 页页2

8、4机翼的分类机翼的分类单翼机、双翼机、多翼机单翼机、双翼机、多翼机第一章第一章 第第 页页25B747机翼上的主操纵和辅助操纵翼面机翼上的主操纵和辅助操纵翼面外侧（低外侧（低速）副翼速）副翼前缘襟翼前缘襟翼后缘外侧后缘外侧襟翼襟翼飞行扰流板飞行扰流板内侧（高内侧（高速）副翼速）副翼地面扰流板地面扰流板后缘内侧襟翼后缘内侧襟翼第一章第一章 第第 页页26机翼（机翼（TB200）第一章第一章 第第 页页27机翼（机翼（B747B747）第一章第一章 第第 页页28机翼（机翼（B747在着陆进近中在着陆进近中）第一章第一章 第第 页页29 尾翼（尾翼（Empennage）操纵飞机的俯仰和偏转。操纵飞

9、机的俯仰和偏转。是飞机稳定性的重要组成部分。是飞机稳定性的重要组成部分。第一章第一章 第第 页页30尾翼尾翼V V形尾翼形尾翼T T形尾翼形尾翼常见布局尾翼常见布局尾翼第一章第一章 第第 页页31尾翼的构成尾翼的构成 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼由固定尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成；垂直尾翼包括固的水平安定面和可动的升降舵组成；垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵组成。定的垂直安定面和可动的方向舵组成。第一章第一章 第第 页页32尾翼（尾翼（TB200） 若水平尾翼是整体活动面，则称全动平尾；升降舵若水平尾翼是整体活动面，则称全动平尾；升

10、降舵的后缘的活动面，称为配平片。的后缘的活动面，称为配平片。第一章第一章 第第 页页33 起落装置（起落装置（Landing Gear）起落装置用于飞机的起落装置用于飞机的起飞、着陆和滑行并起飞、着陆和滑行并支撑飞机。支撑飞机。飞机的前轮可偏转，飞机的前轮可偏转，用于地面滑行时控制用于地面滑行时控制方向。方向。飞机的主轮上装有各飞机的主轮上装有各自独立的刹车装置。自独立的刹车装置。 第一章第一章 第第 页页34A320前起落架前起落架第一章第一章 第第 页页35B747放下起落架放下起落架第一章第一章 第第 页页36起落装置的起落装置的分类分类起落装置可分为起落装置可分为前三点式前三点式、后三

11、点式后三点式。第一章第一章 第第 页页37起落装置还可分为起落装置还可分为固定式固定式、可收放式可收放式。起落装置的起落装置的分类分类第一章第一章 第第 页页38起落装置（水上飞机）起落装置（水上飞机）第一章第一章 第第 页页39水上飞机水上飞机第一章第一章 第第 页页40起落装置（雪上飞机）起落装置（雪上飞机）第一章第一章 第第 页页41 动力装置（动力装置（Power Plant）产生拉力或推力。产生拉力或推力。发动机带动的发电机为发动机带动的发电机为飞机用电设备提供电源，飞机用电设备提供电源，从发动机引入的热气流从发动机引入的热气流可用于座舱加温或空调可用于座舱加温或空调系统。系统。第一

12、章第一章 第第 页页42动力装置的分类动力装置的分类活塞式活塞式涡轮式涡轮式涡轮喷气式涡轮喷气式第一章第一章 第第 页页43涡轮桨叶式涡轮桨叶式涡轮风扇式涡轮风扇式第一章第一章 第第 页页441.1.2 飞机座舱基本仪表介绍飞机座舱基本仪表介绍TB20座舱仪表座舱仪表第一章第一章 第第 页页45小型飞机的六个基本仪表小型飞机的六个基本仪表Airspeed IndicatorAirspeed Indicator 空速表空速表Attitude IndicatorAttitude Indicator 姿态仪姿态仪Altitude IndicatorAltitude Indicator 高度表高度表T

13、urn CoordinatorTurn Coordinator 转弯侧滑仪转弯侧滑仪 Horizontal Situation Indicator Horizontal Situation Indicator 水平状态指示器水平状态指示器 Vertical Speed Indicator Vertical Speed Indicator 升降速度表升降速度表 第一章第一章 第第 页页46不同飞行状态的转弯侧滑仪和地平仪不同飞行状态的转弯侧滑仪和地平仪左转弯左转弯右转弯右转弯第一章第一章 第第 页页47不同飞行状态的转弯侧滑仪不同飞行状态的转弯侧滑仪小球好比汽车过弯时仪表台上放置的眼镜。小球好比

14、汽车过弯时仪表台上放置的眼镜。第一章第一章 第第 页页48BASIC T（彩色）（彩色）第一章第一章 第第 页页49老式驾驶舱（老式驾驶舱（B17）第一章第一章 第第 页页50新式驾驶舱（新式驾驶舱（B777）第一章第一章 第第 页页511.1.3 操纵飞机的基本方法操纵飞机的基本方法6自由度：自由度：3个空间位置，个空间位置，3个空间姿态个空间姿态3个姿态：个姿态：俯仰控制：升降舵俯仰控制：升降舵滚转控制：副翼滚转控制：副翼偏航控制：方向舵偏航控制：方向舵3个位置：个位置：纵向位移：油门纵向位移：油门侧向位移：间接实现侧向位移：间接实现垂向位移：间接实现垂向位移：间接实现偏航控制俯仰控制滚转

15、控制油门控制飞机的操纵方法第一章第一章 第第 页页52飞机的姿态控制飞机的姿态控制偏航控制偏航控制滚转控制滚转控制俯仰控制俯仰控制第一章第一章 第第 页页53驾驶舱的其他操纵（驾驶舱的其他操纵（TB20）发动机操纵杆发动机操纵杆及其松紧旋钮及其松紧旋钮襟翼操纵器襟翼操纵器及指位表及指位表俯仰俯仰配平配平方向方向配平配平甚高频通讯甚高频通讯收发机收发机甚高频导航甚高频导航接收机接收机无线电测距仪无线电测距仪第一章第一章 第第 页页54起落架收放手柄起落架收放手柄第一章第一章 第第 页页55涡桨发动机控制涡桨发动机控制第一章第一章 第第 页页56喷气式发动机控制喷气式发动机控制第一章第一章 第第

16、页页57A380侧位驾驶杆侧位驾驶杆第一章第一章 第第 页页581.1.4 机翼的形状机翼的形状机翼的剖面形状机翼的剖面形状( (翼型翼型) )剖面形状与平面形状等剖面形状与平面形状等第一章第一章 第第 页页59翼型参数翼型参数翼弦翼弦中弧线中弧线相对厚度相对厚度（厚弦比（厚弦比)，反映了翼型的厚薄程度。，反映了翼型的厚薄程度。最大厚度位置最大厚度位置相对弯度相对弯度，反映了上下翼面外凸程度差别的大小，反映了上下翼面外凸程度差别的大小最大厚度最大厚度最大中弧高最大中弧高前缘前缘后缘后缘前缘前缘半径半径弦长弦长翼弦翼弦中弧线中弧线上表面上表面下表面下表面第一章第一章 第第 页页60 机翼的平面形

17、状机翼的平面形状椭圆形椭圆形梯形梯形后掠翼后掠翼三角翼三角翼矩形矩形第一章第一章 第第 页页61机翼平面形状参数机翼平面形状参数翼展翼展展弦比展弦比梢根比梢根比后掠角后掠角翼根弦长翼根弦长翼尖弦长翼尖弦长1/41/4弦线弦线翼展翼展后掠角后掠角翼弦翼弦典型飞机的展弦比典型飞机的展弦比ModelMAR后掠角后掠角F-152.53.0B737-3000.769.1725B747-4000.837.3937.5Concorde2.051.85第一章第一章 第第 页页62上反角上反角下反角下反角 机翼沿横轴方向与机身关系机翼沿横轴方向与机身关系第一章第一章 第第 页页631.1.5 飞机的分类飞机的分

18、类飞机审定（型号合格证）分类（飞机审定（型号合格证）分类（ FAA CategoryFAA Category）: :正常类正常类Normal Normal 实用类实用类Utility Utility 特技类特技类AcrobaticAcrobatic通勤类通勤类Commuter Commuter 运输类运输类Transport Transport 限制类限制类RestrictedRestricted限用类限用类Limited Limited 娱乐类娱乐类Provisional Provisional 试验类试验类ExperimentalExperimental第一章第一章 第第 页页641.1.

19、5 飞机的分类飞机的分类飞行员审定（驾驶执照）分类飞行员审定（驾驶执照）分类类别类别CategoryCategory：定翼机：定翼机AirplaneAirplane和旋翼机和旋翼机RotorcraftRotorcraft。级别级别ClassClass：单发陆地：单发陆地Single-Engine LandSingle-Engine Land、多发陆地、多发陆地Multi-Engine LandMulti-Engine Land、单发水上、单发水上Single-Engine SeaSingle-Engine Sea、多发水上多发水上Multi-Engine SeaMulti-Engine Sea

20、。型别型别TypeType：飞机的具体型号：飞机的具体型号第一章第一章 第第 页页65本章主要内容本章主要内容1.1 飞机的一般介绍飞机的一般介绍1.2 飞机大气环境的一般介绍飞机大气环境的一般介绍飞行原理飞行原理/CAFUC飞行原理飞行原理/CAFUC1.2 飞机大气环境的一般介绍飞机大气环境的一般介绍第一章第一章 第第 页页67 飞机是在大气的海洋里航行的飞行器。飞机的空气飞机是在大气的海洋里航行的飞行器。飞机的空气动力、发动机工作状态都与大气密切相关。动力、发动机工作状态都与大气密切相关。第一章第一章 第第 页页68 大气主要有三种成分：大气主要有三种成分：纯干空气、水蒸气以及尘埃纯干空

21、气、水蒸气以及尘埃颗粒。纯干空气含有颗粒。纯干空气含有78%78%的的氮气和氮气和21%21%的氧气，余下的的氧气，余下的1%1%由各种其他气体组成。由各种其他气体组成。1.2.1 大气的组成大气的组成第一章第一章 第第 页页691.2.2 大气的分层大气的分层 若以气温变化为基准，则可将大气分为对流层、若以气温变化为基准，则可将大气分为对流层、平流层、中间层、电离层、和散逸层等五层。平流层、中间层、电离层、和散逸层等五层。第一章第一章 第第 页页70大气的分层大气的分层kg/m3hPaKftKmKg/m3对流层平流层(同温层)中间层电离层(暖层)温度第一章第一章 第第 页页711.2.3 大

22、气的特性大气的特性高度增加，空气密度减小。高度增加，空气密度减小。随着高度增加，空气压力减小。随着高度增加，空气压力减小。高度增加，气温近似线性降低（高度增加，气温近似线性降低（11000米对流层内）。米对流层内）。 空气的湿度越大，空气的密度越小。空气的湿度越大，空气的密度越小。第一章第一章 第第 页页721.2.4 国际标准大气国际标准大气 所谓国际标准大气，简称所谓国际标准大气，简称ISAISA，就是人为地规定，就是人为地规定一个不变的大气环境，作为计算和试验飞机的统一一个不变的大气环境，作为计算和试验飞机的统一标准。标准。第一章第一章 第第 页页73国际标准大气参数国际标准大气参数海平

23、面高度为海平面高度为0，气温为，气温为288.15 K、15 C或或59 F。海平面气压为海平面气压为1013.2mBar(毫巴毫巴)或或1013.2hPa(百帕百帕)或或29.92inHg(英寸汞柱英寸汞柱)。对流层顶高度为对流层顶高度为11km或或36089ft，对流层内标准温度递减率为，每增对流层内标准温度递减率为，每增加加1000m温度递减温度递减6.5 C，或每增，或每增加加1000ft温度递减温度递减2 C。从。从11km到到20km之间的平流层底部气体温度之间的平流层底部气体温度为常值。为常值。第一章第一章 第第 页页74国际标准大气表国际标准大气表第一章第一章 第第 页页75I

24、SAISA偏差偏差ISAISA偏差是指：某处实际温度与偏差是指：某处实际温度与ISAISA标准温度的差值。标准温度的差值。例例1.1：已知某机场场温：已知某机场场温20 C，机场压力高度，机场压力高度2000英尺。求：机场高英尺。求：机场高度处度处ISA偏差。偏差。解：解：在压力高度为在压力高度为2000英尺的机场处，英尺的机场处，ISA标准温度应为：标准温度应为：T标准标准=15 C （2 C/1000ft） 2000ft=11 C，而实际温度为：而实际温度为：T实际实际=20 C，所以，所以，ISA偏差即温度差为：偏差即温度差为：ISA偏差偏差= T实际实际 T标准标准=20 C 11 C=9 C，表示为：表示为：ISA+9 C 第一章第一章 第第 页页761.2.5 高度的表示高度的表示绝对高度绝对高度真实高度真实高度标高标高压力高度压力高度绝对高度绝对高度（True AltitudeTrue Altitude）真实高度真实高度（Absolute AltitudeAbsolute Altitude）压力高度压力高度（Pressure AltitudePressure Altitude）第一章第一章 第第 页页77压力高度压力高度 气压降低，压力