航空概论课后题答案

第1章绪论1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？航空是指载人或者不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。航天是指载人或者不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系。2、飞行器是如何分类的？按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气的航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。（1）轻于同体积空气的航空器包括气球和飞艇。（2）重于同体积空气的航空器包括固定翼航空器（包括飞机和滑翔机）、旋翼航空器（包括直升机和旋翼机）、扑翼机和倾转旋翼机。4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器可分为人造地球卫星（可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星）和空间探测器（包括月球探测器、行星和行星际探测器）。载人航天器可分为载人飞船（包括卫星式载人飞船和登月式载人飞船）、空间站（又称航天站）和航天飞机。5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。1810年，英国人G·凯利首先提出重于空气飞行器的基本飞行原理和飞机的结构布局，奠定了固定翼飞机和旋翼机的现代航空学理论基础。在航空史上，对滑翔飞行贡献最大者当属德国的O·李林达尔。从1867年开始，他与弟弟研究鸟类滑翔飞行20多年，弄清楚了许多飞行相关的理论，这些理论奠定了现代空气动力学的基础。美国的科学家S·P·兰利博士在许多科学领域都取得巨大成就，在世界科学界久负盛名。1896年兰利制造了一个动力飞机模型，飞行高度达150m，飞行时间近3个小时，这是历史上第一次重于空气的动力飞行器实现了稳定持续飞行，在世界航空史上具有重大意义。19世纪末，美国人莱特兄弟在总结前人的经验教训基础上，建立了一个小风洞来测量气流吹到板上所产生的升力，还制造出三架滑翔机，进行上千次飞行试验，每次都详细记录升力、阻力和速度，并对纵向和横向操纵性进行反复修改完善。之后，他们设计制造出了一台功率为12马力、质量为77.2kg的活塞式汽油发动机，装在了第三台滑翔机上，用于驱动两副推进式螺旋桨，这就是“飞行者”1号。1903年12月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了首次试飞，飞行距离36m，留空时间12s，随着操纵技术的不断熟练，到最后一次由哥哥威尔伯·莱特飞行时，飞行距离达260m，留空时间59s。这是人类史上第一次持续而有控制的动力飞行，它使人类渴望飞向天空的梦想变为事实，开创了人类现代航空的新纪元。6、战斗机是如何分代的？各代战斗机的典型技术特征是什么？1947年10月14日，美国X-1研究机首次突破了“声障”。随后出现了第一代超声速战斗机，典型机种有美国的F-86和苏联的米格-15、米格-19。其主要特征是高亚声速或低超声速、后掠翼、装带加力燃烧室的涡喷发动机、带航炮和火箭弹，后期装备第一代空空导弹和机载雷达。20世纪50年代末和60年代初，一批两倍声速的战斗机相继出现，它们后来被称为第二代战斗机，代表机型有美国的F-104、F-4、F-5，苏联的米格-21、米格-23、米格-25、苏-17，法国的“幻影Ⅲ”等。第二代战斗机于20世纪60年代装备部队，普遍采用大推力新涡喷发动机、单脉冲雷达或单脉冲加连续波雷达，以航炮和第二代空空导弹为主要武器，最大平飞速度为M2一级，推重比较高，中、高空飞行性能比较好。20世纪70年代开始，随着主动控制技术和推重比8一级的涡轮风扇发动机的应用，出现了具备高机动性的第三代战机，如美国的F-15、F-16、F-18战斗机，苏联的米格-29、苏-27战斗机，法国的“幻影2000”等。第三代战斗机一般采用边条翼、前缘襟翼、翼身融合等先进气动布局及电传操纵和主动控制技术，装涡轮风扇发动机，具有高的亚声速机动性，配备多管速射航炮和先进的中距和近距格斗导弹，一般装有脉冲多普勒雷达和全天候火控系统，最大飞行速度高度与第二代相近，中低空亚声速和跨声速机动性突出，并具有超视距作战和下视下射能力。隐身飞机出现于20世纪80年代，第一个实用型号是美国的F-117战斗轰炸机。随着隐身技术的成熟，美国的B-2隐身轰炸机和F-22隐身战斗机在20世纪90年代研制成功。伴随着推重比10一级的涡扇发动机和先进综合航空电子系统的应用，使具有隐身能力、超声速巡航、过失速机动和超市距攻击能力的F-22战斗机成为第四代战斗机的典型代表。7、新中国成立以来，我国的航空工业取得了哪些重大成就？新中国自行设计和制造的第一种飞机是歼教-1，于1958年7月26日成功首飞。它也是我国自行设计和制造的第一种喷气式飞机，是我国沈阳飞机制造厂研制的亚声速喷气式中级教练机。歼教-1飞机在总体设计方案中多处体现了创新的特点。该机打破了米格歼击机的传统框框，才用了两侧进气、全金属、前三点起落架、双座、后掠翼的总体方案。其中抛弃米格机头进气布局、采用两侧进气布局，对后俩国产歼击机、强击机的发展有着重要意义。我国制造的第一架喷气式战斗机是歼-5型飞机，歼-5于1956年7月19日首次试飞，同年投入批生产并交付部队正式服役。歼-5作为我国第一代喷气式战斗机装备我国空军之后，立即成为国之利器，战绩辉煌。更为传奇的一幕发生在1965年4月9日，美国海军的四架携带空空导弹、具有两倍以上声速的F-4B战斗机从航空母舰上起飞，入侵我海南岛上空，我军由四架歼-5迎战。在17min的空战中，美机共发射7枚“麻雀-Ⅲ”导弹，歼-5凭借转弯半径小、机动性强，无一损伤。美军的“麻雀-Ⅲ”导弹却自摆乌龙击落自家的三号飞机。另外三架在返航时又有两架坠毁，最后仅有一架生还。歼-6型战斗机是我国自主生产第一代超声速战斗机，于1958年12月17日首飞，1960年投入批生产，1964年交付中国空军使用。通过歼-6飞机的研制、交付和使用，中国的航空工业掌握了超声速战斗机的一整套制造技术和管理经验。我国的第二代超声速战斗机是歼-7和歼-8系列。歼-7型战斗机是我国研制成功的第一种高空高速战斗机，在飞机性能、飞行品质、救生系统武器系统、武器系统、机载电子设备和发动机方面都比歼-6有明显的改进和提高。歼-8型战斗机是我国空军和海军航空兵目前装备规模最大的战斗机之一。该机依靠本身所具有的飞行性能好、轻小灵活、成本低、效率高和使用维护简单等技术特点，在我国海空军战斗机装备系统中一直占据着相当重要的位置。我国第三代超声速战斗机是歼-10和歼-11系列。歼-10型战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机，第一种真正兼有空优对地双重作战能力的国产战机，它是一种单发、轻型、超声速、全天候、采用鸭式布局的多用途的战斗机。1、什么是翼型？什么是迎角？（1）一般飞机都有对称面,如果平行于对称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼剖面就称为机翼的翼切面或翼型。（2）迎角对于固定翼飞机，机翼的前进方向（相当于气流的方向）和翼弦（与机身轴线不同）的夹角叫迎角，2、翼型和机翼的几何参数分别有哪些？（1）翼型：厚度和弯度。（2）机翼：展长，翼根弦长，机翼翼尖剖面的弦长，机翼前缘后掠角。3、简述在小的正迎角下，翼型升力产生的原理。离翼型前缘较远的远前方，故可保持平直流动。当空气接近翼型前缘时，气流开始折转，一部分流过翼型上表面;另一部分机翼下表面通过，并经过相同的均匀流动状态。在气流被翼型分割为上下两部分时，上表面整体看流速增大而压强减小。下表面气流压强比远前方来流的要大。上、下翼面存在一个压强差，就构成了翼型的升力。4、影响机翼升力的因素有哪些？分别是如何影响的?（1）:机翼的升力系数、机翼的平面面积。

（2）机翼的升力系数：机翼的迎角增加，升力系数变大，故上下表面气流的压强差越大。机翼的平面面积：机翼平面面积越大，升力越大。5、试述飞机增强装置的种类和增升原理。前缘襟翼：它在增大机翼升力系数的同时也使机翼的临界迎角增大。后缘襟翼：襟翼下摆，升力增大。气流附面层控制装置：通过对机翼附面层气流的主动控制，使得机翼能够获得很大的机翼升力系数和临界迎角，同时降低飞机翼型阻力，增升效果明显。6、飞机在飞行过程中会出现哪些类型的阻力？试说明低速飞机各种阻力的影响因素及减阻措施。摩擦阻力：因素——流体的粘性系数、物体表面形状和光洁度、迎角大小、附面层气流流动状态、气流接触体表面的面积；措施：尽可能保持层流状态有利于减少摩擦阻力。压差阻力：因素——迎角、几何外形；措施——在椭锥形后边安装一个倒锥体。诱导阻力：因素——机翼形状、翼型和迎角有关；措施——增大机翼展翼弦比、选择适当平面形状的机翼，增加“翼梢机翼”等措施。干扰阻力:因素——飞机不同部件的相对位置；措施——注意相对位置、不同部件连接处加装流线型整流片。7、飞机的气动布局式有哪些？鸭式布局和无尾式布局。8、超音速飞机机翼常采用的翼型有哪些？后掠机翼、三角形机翼、边条机翼。9、简述后掠机翼、三角形机翼、变后掠机翼、鸭式布局和无尾式布局飞机主要气动特点。后掠机翼：增大机翼的后掠角可以提升飞行临界马赫数，降低激波阻力。三角形机翼：具有前缘后掠角大、展弦比小和相对厚度较小的特点，并且在大迎角飞行时具有足够的升力系数。变后掠机翼：使整个机翼的有效后琼角增大，相对厚底减小，从而有效的减少了激波阻力，由于主翼的存在，又使整个机翼的有效展弦比增大，因此可以减少低亚音速及跨声速飞行的诱导阻力。鸭式布局：在正迎角飞行时，鸭式将产生正的升力以保持飞机的平衡。10、使列表对比低速飞机和超声速飞机的外形和布局特点11、飞机的起飞和着陆性能指标有哪些？如何提高飞机的起飞和着陆性能？（1）起飞\着陆距离，起飞离地或着陆接地速度。（2）起飞性能：逆风起飞、增大发动机推力、减小翼载荷、采用增升装置。着陆性能：设置襟翼、缝翼等增升装置，控制机翼的附面层，使用阻力板、减速伞或推力装置，逆风着陆。12、静升限的定义是什么？指飞机能作水平直线飞行的最大速度。13、最小平飞速度、最大平飞速度和巡航速度分别指的是什么？最大平飞速度：指飞机在一定的高度上做水平飞行时，发动机以最大推力工作的最大飞行速度最小平飞速度：指飞机在一定的飞行高度上维持飞机定常水平飞行的最小速度。巡航速度：指发动机在每公里消耗燃油最少的情况下飞机的飞行速度。14、飞机的操纵性指的是什么？驾驶员如何实现飞机的仰卧、偏航和滚转动作？（1）是指飞机队操纵的反应特征。（2）通过驾驶杆和脚蹬或者自动驾驶仪等控制设备偏转这三个主操纵面，使飞机绕其纵轴和竖轴转动，从而改变飞机的飞行姿态。15、什么是飞机的稳定性？它表示飞机在受到扰动之后是否具有回到原来状态的能力.16、什么是飞机的操纵性?指飞机对操纵的反应特性。17、飞机的纵向稳定中，为什么焦点在重心之后？焦点距离重心越远，俯仰稳定性越强。18、什么是侧滑？飞机是如何恢复方向平衡的?在飞行过程受到风力的影响，使机头左偏产生了飞机轴线与飞行方向之间的偏航角；在相对气流吹到斜偏的垂直尾翼上，产生一个向左的附加力，使其右偏，经过左右摇摆，使其恢复原来的运动状态。19、飞机通过什么装置恢复其横侧平衡？垂直尾翼。第4章航空发动机1、发动机可以分为哪几种类型？各类发动机有何特点？活塞式发动机：是一种把燃料的热能转化为带动螺旋桨或旋翼转动的机械能的发动机，它并不直接产生使飞行器前进的推力，而是通过带动螺旋桨转动而产生推力。喷气式发动机：利用低速流入发动机的工质经燃烧后以高速向后喷出，直接产生向前的反作用力，来推进飞行器前进。2、活塞式航空发动机由那些部分组成？主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气活门和排气活门等组成。3、试述活塞式航空发动机的四个行程和每一行程的过程。进气冲程：活塞从上死点运动到下死点，进气活门开放而排气活门关闭，雾化了的汽油和空气的混合气体被下行的活塞吸入气缸内。压缩冲程：活塞从下死点运动到上死点，进气活门和排气活门都关闭，混合气体在气缸内被压缩。在活塞到达上死点附近时，由装在气缸头部的火花塞点火。膨胀冲程：混合气体点燃后，具有高温高压的燃气开始膨胀，推动活塞从上死点向下死点运动。燃烧气体所蕴含的内能转变为活塞运动的机械能，并由连杆传给曲轴，成为带动螺旋桨转动的动力。排气冲程：活塞从下死点运动到上死点，排气活门开放，燃烧后的废气被活塞排出缸外。当活塞达到上死点后，排气活门关闭。4、衡量活塞式发动机性能的指标有哪些？有效功率、功率重量比、燃料消耗率5、衡量喷气式发动机的主要性能参数是哪些？推力、单位推力、推重比、单位耗油率6、何谓喷气式发动机的推重比、单位消耗率？推重比：发动机推力（地面最大工作状态下）和其结构重量之比。单位耗油率：产生单位推力（1N）每小时所消耗的燃油量。7、试述涡轮喷气发动机的主要组成部分及其各部分的功用。进气道：整理进入发动机的气流，消除旋涡，保证在各种工作状态下都能供给发动机所需要的空气量。压气机：将进入发动机的空气压力提高，为燃烧室提供高压空气，以提高发动机热力循环的效率。燃烧室：将由压气机出来的高压空气与燃料混合并进行燃烧。涡轮：将燃烧室出口的高温、高压燃气的大部分能量转变为机械能，高速旋转并产生较大的功率，由涡轮轴输出。加力燃烧室：获得更大的发动机推力尾喷管：将由涡轮流出的、仍具有一定能量的燃气膨胀加速，以较大的速度排出发动机，用以产生推力。附件系统与附件传动系统：保证发动机正常工作的系统；安装并传动需转动的发动机附件以及一些飞机附件。8、涡轮螺桨发动机的结构有何特点？将燃气发生器产生的大部分可用能量由动力涡轮吸收并从动力轴上输出，用于带动飞机的螺旋桨旋转；螺旋桨旋转时把空气排向后面，由此产生拉力使飞机向前飞行。9、涡轮风扇发动机的结构有何特点？空气在风扇中增压后，由风扇出口流出时分为两股：一股流入核心机和带动风扇的低压涡轮，最后由尾喷管流出；另一股则由由围绕核心机机匣与外涵机匣间的环形通道中流过。10、什么叫扇桨发动机？涡轮桨扇发动机是一种可用于800km/h以上速度飞机飞行的燃气涡轮螺旋桨风扇发动机，简称桨扇发动机。11、涡轮轴发动机用在什么航空器上？有何特点？涡轮轴发动机用在直升机上。涡轮轴发动机具有重量轻、体积小、功率大、振动小、易于启动及便于维修和操纵等优点。燃气的可用能量几乎全部转变成涡轮的轴功率，燃气并不提供推力。12、试比较说明涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮浆扇发动机和涡轮轴发动机的结构特点。涡轮喷气发动机：由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、尾喷管、附件传动装置与附属系统组成。涡轮螺桨发动机：由螺旋桨、减速齿轮、进气道、压气机、动力涡轮、尾喷管、发动机附属系统及附件传动装置组成，主要结构与涡轮喷气发动机相似，不同的是在涡轮喷气发动机基础上增加了减速装置和用于涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨。涡轮风扇发动机：由风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和尾喷管组成。涡轮风扇发动机的结构和涡轮喷气发动机的结构也很相似，所不同的是在它的基础上增加了风扇和驱动风扇的低压涡轮。涡轮桨扇发动机：由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和扇桨组成。涡轮轴发动机：由进气装置、压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮、动力涡轮（自由涡轮）、排气装置及体内减速器、附件传动装置等部件构成。13、试述冲脉发动机的工作原理。它为何不能单独使用？它利用飞行器高速飞行时，迎面气流进入发动机后减速增压并达到一定数值，直接进入燃烧室喷油燃烧，从燃烧室出来的高温高压燃气直接进入尾喷管膨胀加速，向后喷出加速，产生反作用力。由于冲压发动机在静止时不产生推力，因此要靠其他动力装置将其加速，达到一定速度后才能正常工作，所以冲压发动机通常要和其他发动机组合使用。14、试述脉动式发动机的工作原理。空气和燃料间歇地供入燃烧室的无压气机喷气发动机。当一股空气顶开进气活门进入燃烧室后，进气活门在弹簧作用下关闭，此时喷进燃油并点火燃烧，燃烧后的高温燃气由尾喷管高速喷出，产生推力，并吸开进气活门，空气又进入发动机燃烧室，重复上述过程，因此燃烧与喷气是断续的。15、试述火箭发动机的分类和特点。按形成喷气流动能的能源不同，火箭发动机可分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和固-液混合发动机三类。液体火箭发动机：主要优点是比冲高，推力范围大，能反复启动，较易控制推力的大小，工作时间较长，在航天器的推进系统中应用较多。固体火箭发动机：与液体火箭发动机相比，省掉了推进剂输送系统，其推进剂直接充填在燃烧室内。固-液混合发动机：多采用固体的燃烧剂和液体的氧化剂，因为液体氧化剂的密度比液体燃烧剂大，因此有利于提高推进剂的平均比冲。16、试述几种组合式发动机。液体火箭-冲压发动机：刚启动时由液体火箭发动机产生推力，当飞行器达到一定速度后，冲压空气的进入使推力加大，进而使飞行速度进一步提高。当达到一定速度时，冲压发动机处于良好的工作状态，液体火箭发动机停止工作，此时推力完全由冲压发动机产生。固体火箭-冲压发动机：由于冲压发动机不能自行工作，且低速性能很差，因此需要固体火箭发动机作为助推器组合使用。二者共用一个燃烧室。涡轮-冲压发动机：由于冲压发动机在速度为零时不能工作，因此涡轮喷气发动机