厦门大学《航空航天概论》期末考试大纲

PAGE王李璨 厦门大学航空系厦门大学航空概论复习提纲（说明：黑体字题目系分析题和简答题，其余为选择题和填空题）绪论部分1.飞行器一般分为几类？分别是什么？三类：航空器；航天器；火箭和导弹2.大气层如何分层，各有什么特点？适合飞机飞行的大气层是哪层？以大气中温度随高度的分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。（1）对流层温度随高度而降低，空气对流明显，集中了全部大气质量的约3/4和几乎全部的水气，是天气变化最复杂的层次，其厚度随纬度和季节而变化，低纬度地区平均16-18km，中纬度地区平均10-12km，高纬度地区平均8-9km。（2）平流层位于对流层之上，顶部到50-55km，随着高度增加，起初气温不变或者略有升高；到20-30km以上，气温升高很快，可到270k-290k；平流层内气流比较稳定，能见度好。（3）中间层，50-55km伸展到80-85km，随着高度增加，气温下降，空气有相当强烈的铅垂方向的运动，顶部气温可低至160k-190k。（4）热层，从中间层延伸到800km高空，空气密度级小，声波已难以传播，气温随高度增加而上升，空气处于高度电离状态。（5）散逸层，是地球大气的最外层，空气极其稀薄，大气分子不断向星际空间逃逸。飞机主要在对流层上部和同温层下部活动。3.第一架飞机诞生的时间是哪一天，由谁制造的？1903年12月17日美国莱特兄弟（奥维尔·4.何谓国际标准大气？因为大气物理性质（温度、密度、压强等）是随所在地理位置、季节和高度而变化的，为了在进行航空器设计、试验和分析时所用大气物理参数不因地而异，也为了能够比较飞机的飞行性能，所建立的统一标准。它也是由权威机构颁布的一种“模式大气”。叫做国际标准大气。5.目前世界上公认的第一个提出固定机翼产生升力理论的人是谁？哪个国家的？乔治。凯利英国6.率先解决滑翔机的稳定和操纵方法的人是谁？哪个国家的？李林达尔,德国7.我国飞机和发动机主要设计、制造单位有哪些？601所沈阳飞机设计研究所歼八各型602所中国直升机设计研究所（景德镇）直升机603所西安飞机设计研究所飞豹611所成都飞机设计研究所歼十歼二十630所中国飞行试验研究院（西安）试飞院320厂飞机设计所（南昌）强五、教练机贵航集团飞机设计所（安顺）歼教七、山鹰132厂飞机设计所（成都）歼七各型、超七8.目前国际上著名的航空发动机和民用飞机制造企业及其生产的产品型号。发动机：通用电气公司，罗尔斯·罗伊斯公司，普拉特·惠特尼（普惠公司）公司。飞机：波音（717、737、747、767、777系列），空中客车飞机公司（A300，A310）空气动力学基础部分1.何谓飞机机翼的展弦比？根梢比？展弦比：翼展l和平均几何弦长bav的比值叫做展弦比，用λ表示，其计算公式可表示为：λ＝l/bav。同时，展弦比也可以表示为翼展的平方于机翼面积的比值。根梢比：根梢比是翼根弦长b0与翼尖弦长b1的比值，一般用η表示，η＝b0/b1。2. 马赫数和雷诺数的数学表达式和表示意义。（书上P13-14）来流马赫数Ma∞=v∞/c∞（v∞是远前方来流的速度即飞行速度，c∞是飞行高度上大气中的声速）反映大气的被压缩程度（Ma∞越大，飞行引起的空气受到压缩的程度就越大）来流雷诺数Re∞=ρ∞ν∞l/μ∞（ρ∞，μ∞分别是飞行高度上大气的密度和动力黏性系数；l是飞机的一个特征尺寸）反应流体的特性（Re∞越小，空气黏性的作用越大；Re∞越大，黏性的作用越小。）3.连续性方程和伯努利方程的数学表达式，并说明其物理意义。连续性方程：质量守恒定理在流体力学的应用。流体连续方程表示通过流管各横截面的质量流量必须相等。伯努利方程：能量守恒定理在流体力学的应用。流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。伯努力方程表示流体的静压和动压之和，即总压保持不变。4.超音速气流经过激波后气流参数将发生何种变化？进入激波后压强和密度增大、温度升高、速度降低。5、举例说明亚音速和超音速气流在变截面面积管道中流动，其气流参数将发生何种变化？（书上P19）在收缩管道中，亚声速气流是加速运动，静压下降，密度减小，流体的温度下降，声速减小，横截面上的流动马赫数增加在扩张管道中，亚声速气流是减速运动，静压上升，密度增大，流体的温度上升，声速增大，流动马赫数减小。简而言之，收缩管道使亚声速气流增速、减压；扩张管道使亚声速气流减速、增压。超声速气流在变横截面管道中的流动情况，结论与低、亚声速气流情况的结论完全相反。收缩管道将使超声速气流减速、增压；反之，扩张管道反使超声速气流增速、减压。6．在空气中声速的大小主要取决于什么？经验公式主要是温度，温度低，声速慢，温度高，声速快。7、何谓相对运动原理？飞机以一定的速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。飞行原理部分1.何谓临界马赫数？气流流过机翼时，机翼上首次出现超音速区时的马赫数，叫做临界马赫数。2．何谓飞机的安定性?飞机的安定性是飞机设计中衡量飞行品质的重要参数，它表示飞机在受到扰动之后是否具有回到原始状态的能力。如果飞机受到扰动（例如突风）之后，在飞行员不进行任何操纵的情况下能够回到初始状态，则称飞机是安定性好，反之则称飞机安定性差。3．影响飞机横向稳定性的因素有哪些？如何影响？影响飞机横向稳定性的因素有：机翼的后掠角、上反角、上单翼、机翼与机身的相对位置、展弦比、垂直尾翼等。4.何谓M数（马赫数）？与空气的压缩性有什么关系？飞行器在空气中的运动速度与该高度远前方未受扰动的空气中的音速的比值，称飞行马赫数。气流速度与音速的比值，称气流马赫数。马赫数越大，介质的压缩性的影响越显著。5.低速飞机的飞行阻力有哪些？各自的减阻措施有哪些？①摩擦阻力[空气的粘性越大，飞机表面越粗糙，飞机的表面积越大，则摩擦阻力越大。为了减小摩擦阻力，应在这些方面采取必要的措施。另外，用层流翼型代替古典翼型，使紊流层尽量向后移，对减小摩擦阻力也是有益的。]②压差阻力【为了减小飞机的压差阻力，应尽量减小飞机的最大迎风面积，并对飞机的各部件进行整流，做成流线形，有些部件如活塞式发动机的机头应安装整流罩。】③诱导阻力【加装翼梢小翼,加大展弦比】④干扰阻力【设计时要妥善地考虑和安排各部件的相对位置，必要时在这些部件之间加装流线形的整流片，使连接处圆滑过渡，尽量减小旋涡的产生。】6.飞机的升力是如何产生的？升力如何计算？流经机翼的空气，如果上表面的速度大于下表面的速度，使得上表面的动压大于下表面的动压，根据伯努力方程，下表面的静压大于上表面的静压，这个上下压差就是升力的来源。书P257.机翼升力的表达式及各项物理意义，影响机翼升力的因素主要有哪些？ρ为空气密度；S为机翼面积；v为飞机的空速。（Cy为系数）影响因素：飞机和气流的相对速度空气密度机翼面积翼型迎角8.何谓升阻比？飞机飞行中，在同一迎角的升力与阻力的比值。9.何谓飞机过载？一般数值是多少？作用在飞机上的气动力和发动机推力的合力与飞机的重力之比，称为飞机的过载。一般6-8个G左右，专指军机。10.增升的基本方法有哪些？举例说明波音737飞机的增升方法和原理。（P47）飞机的升力主要随飞行速度和迎角的变化而变化。如果以小速度飞行，则要求较大的升力系数和迎角，机翼才能产生足够的升力来维持飞机飞行。用增加迎角的方法来增大升力系数，是有限的。因为飞机的迎角最多只能增大到临界迎角。因此，为了保证飞机在起飞和着陆时仍能产生足够的升力，有必要在机翼上装设增大升力系数的装置，即增升装置。目前使用比较广泛的增升装置有襟翼、前缘缝翼，前缘襟翼，喷气襟翼、边界层控制等。波音737采用三开缝后退式襟翼原理：增加了机翼剖面的弯曲度，增大了机翼面积，并且气流通过缝隙吹走后缘涡流，增升效果更好。11.试分析飞机机翼采用后掠角的利弊机翼后掠优点是可以提高临界马赫数，推迟局部激波和降低超音速飞行时的波阻；缺点是升力系数低，低速飞行性能不好，容易导致翼尖失速和操纵面失效。12．何谓飞机的稳定性？如何用焦点和重心的相对位置分析飞机的稳定性。飞机受到外界瞬时扰动后，不经驾驶员干预，具有自动恢复到原来平衡状态的能力，叫做飞机的稳定性。焦点可以理解为飞机气动力增量的作用点。焦点位于飞机重心之前则飞机是不稳定的，焦点位于飞机重心之后则飞机是稳定的。13.影响飞机航向稳定性的主要因素有哪些？垂直尾翼、腹鳍、机身侧面积。14.飞机采用流线体是为了减小哪一种阻力？压差阻力15.扰流板一般在飞机飞行的哪一个阶段打开？着陆阶段，在地面滑行时16.增大飞机的翼展可以减小飞机的什么阻力？诱导阻力17.何谓飞机的主操纵面？升降舵、副翼、方向舵18.机翼后掠角和飞行速度有什么关系？后掠角越大，机翼阻力系数就越小，在相同的发动机推力下能达到的平飞速度（飞机速度）就越高。19.翼梢小翼的作用是什么？梳理翼尖气流，减小诱导阻力，提高机翼效率。20.飞机如果保持同一马赫数，在高空飞行时的速度大，还是在低空飞行时的速度大？随温度升高，音速升高；高度升高，音速降低。所以，低空时速度大。航空发动机部分航空航天发动机可分为哪几类，各类又如何细分？2.何谓喷气发动机的推重比？何谓喷气发动机的推重比？目前先进军用发动机推重比的水平？喷气发动机的推力和发动机的净重之比，称为发动机的推重比。服役的战斗机发动机推重比从2提高到7-9，已经定型并即将投入使用的大9-103.目前大型客机常用哪种类型的发动机?主要生产厂家有哪几个？涡轮风扇发动机目前国际上著名的航空发动机和民用飞机制造企业及其生产的产品型号。发动机：通用电气公司，罗尔斯·罗伊斯公司，普拉特·惠特尼（普惠公司）公司。4.叙述螺旋桨的作用及其工作原理。螺旋桨产生拉力桨叶在高速旋转时，同时产生两个力，一个是牵拉桨叶向前的空气动力，一个是由桨叶扭角向后推动空气产生的反作用力。另一个牵拉飞机的力，是由桨叶扭角向后推空气时产生的反作用力而得来的。桨叶与发动机轴呈直角安装，并有扭角，在桨叶旋转时靠桨叶扭角把前方的空气吸入，并给吸入的空气加一个向后推的力。与此同时，气流也给桨叶一个反作用力，这个反作用力也是牵拉飞机向前飞行的动力。由桨叶异型曲面产生的空气动力与桨叶扭角向后推空气产生的反作用力是同时发生的，这两个力的合力就是牵拉飞机向前飞行的总空气动力。5.试说明活塞发动机的工作原理。活塞发动机的工作原理：一般都用汽油作为燃料，它的每一循环包括四个行程(即活塞在气缸中上下运动各两次)：进气行程：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。压缩行程：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．在上死点附近，由装在气缸头部的火花塞点火。膨胀行程：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。在此行程，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。所以膨胀行程也叫做功行程。排气行程：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。当活塞到达上死点后，排气活门关闭，此时就完成了四个行程的循环。6.发动机在飞机上的安装位置主要有哪些？翼下吊挂布局的优点是什么？飞机上发动机的安装位置与发动机的数目及型式有关。活塞发动机和涡轮螺桨发动机的安装位置：1装在机头或机翼前缘2装于机翼后沿或机身后段涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置：1机身后段或机身下部2后机身外部的两侧3机翼下的吊舱内4后机身的内部翼下吊挂发动机布局的最大优点是对机翼的卸载作用。对于客机来说，翼下吊挂发动机的另一个优点是噪音较低，因为发动机远离机身，又有机翼遮挡。翼下吊挂发动机的离地高度较低，维修也比较容易。翼下吊挂发动机的增减也比较灵活，翼下双发、四发、六发、八发甚至更多，都能够容易地做到。除了少数例外。7. 简述涡喷发动机的工作过程。当空气进入发动机后，空气流速降低，压力升高（速度能转变为压力能），再经压气机，将空气压力再提高几倍到数十倍，随即进入燃烧室，与从喷嘴喷出的燃料掺混，经点火后燃烧，燃料的化学能转化为热能，高温气体膨胀驱动涡轮工作，高速的涡轮带动压气机工作。经过涡轮后的燃气通过喷管以高速向后喷射而产生推力8.试说出涡轮喷气发动机的核心机是指哪几个部件，并说出每个部件的作用。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；尾喷管的作用是排出燃烧后的气体，产生推力。9.发动机进气道的布置主要有哪些？机头进气，两侧进气，机身下方进气，机身上方进气10.何谓发动机的涵道比?军用机和民用机的发动机的涵道比一般在什么范围?涡轮风扇发动机的外涵道和内涵道的空气流量之比。当代军用加力式涡轮风扇发动机的涵道比为0.3-1.0，民用大涵道比涡轮风扇发动机的涵道比已达6-9。11.风扇发动机推进效率高的主要原因是什么？涡扇发动机推力大的原因是什么？涡轮风扇发动机之所以推进效率高，主要是涡轮风扇发动机的风扇吸入的空气量大，使得进入发动机的空气量增加，流量与速度之积要比原来的涡轮喷气发动机大得多，结果是推力增加而供油量却维持原样。12. 小型直升机为何还使用活塞发动机？（P60）对低速飞行而言，活塞发动机具有喷气式发动机无可比拟的优点，那就是耗油量低。另外，由于燃烧较完全，所以对环境污染相对较小；噪声也比喷气发动机小。13. 小型涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机发展的主要技术困难是什么？小型涡轮轴发动机燃油率比活塞发动机大涡轮旋转发动机，当速度进一步提高后，叶尖出现的超声速气流导致螺旋桨效率急剧下降。14.固体火箭发动机的的优缺点是什么？其主要用途是什么？优点结构简单，可靠性高操作简单固体推进剂性能稳定，可长期储存缺点推进剂能量比液体推进剂低，比冲较小工作时间短，燃烧室压力和工作时间对装药初始温度较敏感推力大小、方向调节困难重复起动困难，一般只能一次性工作固体火箭发动机的用途地地（近、中、远程、洲际导弹）地空（宇宙飞船、运载火箭、防空导弹等）机载（空空导弹、空地和空舰导弹）潜载导弹飞行器起飞或者在轨道急剧加速或机动飞行时用的火箭加速器辅助用（多级火箭加速分离器、软着陆制动器、飞行器定向和稳定用的固体火箭）民用（驱冰雹火箭、钻探设备用的固体火箭等）15. 液体火箭发动机的基本结构？液体火箭发动机的组成推进剂输送系统（把推进剂从贮箱挤压到燃烧室的系统。）推力室（喷注器、燃烧室、喷管）（液体进行混合、燃烧，并使得燃气膨胀以高速喷出产生推力的部件。）16. 试说明涡轮轴发动机的结构特点？带自由涡轮的涡轴发动机的主要用途？采用双级离心式压气机浮壁式回流环形燃烧室可拆卸的整体式粒子分离器全权限数字式电子控制系统及状态监控系统（燃气发生器所具有的可用功几乎全部通过涡轮轴输出，并且有一个不与压气机相连的自由涡轮）多用于直升机、坦克、水翼船17. 涡轮螺旋桨发动机，活塞螺旋桨发动机，前者比后者有何优点？涡轮螺桨发动机与活塞式发动机相比具有功率重量比大、耗油率低、振动小和高空性能好。18. 涡轮风扇发动机的三个主要技术参数是什么？①涵道比②涡轮前温度③增压比19. 简述冲压发动机工作原理，并说明它为什么不能单独使用？（P78和P80）工作原理是依靠燃油和增压的空气混合、燃烧产生高温高压燃气，经喷管排出。因为冲压发动机低速时推力小，耗油率高；静止时根本不能产生推力，所以不能自行起飞，必须要有助推器助飞，或与其他发动机组合使用。飞机结构部分前缘缝翼的作用是什么?主要有两个：一是延缓机翼上的气流分离，提高了飞机的临界迎角，使得飞机在更大的迎角下才会发生失速；二是增大机翼的升力系数。飞机机身和机翼的主要结构件各有哪些?各自的作用是什么(各说出四种以上)机身隔框：其主要功用是将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集中力加以扩散，然后以剪流的形式传给蒙皮。长桁：主要用以承受机身弯曲时产生的轴力桁梁：作用与长桁相似，只是截面积比长桁大龙骨粱，口框，气密隔板，地板粱等机翼翼梁：是机翼主要的纵向受力件，承受机翼的全部或大部分弯矩翼肋：维持机翼剖面所需的形状桁条：气动载荷，纵向骨架中的重要受力构件之一蒙皮：形成流线形的机翼外表面简述飞机座舱为什么要增压。增压座舱内的大气压力由飞机环境控制系统控制，使高于环境气压并根据飞行高度自动调节，以保证乘员高空飞行时具有舒适环境和工作条件。起落架的布置形式有哪几种？目前常用的是哪种？后三点式：这种起落架有一个尾支柱和两个主起落架。并且飞机的重心在主起落架之后。后三点式起落架多用于低速飞机上。前三点式：起落架有一个前支柱和两个主起落架。并且飞机的重心在主起落架之前。现代飞机一般采用前三点式起落架。5. 简述前三点式起落架布局的优点和适用范围。前三点式指主要的承重起落架在重心之后，机头装前起落架。优点：稳定性较好，发动机轴线基本与地面平行，避免炽热的喷气流喷向地面适用范围：大型高速飞机6.机翼在机身上的布置形式有哪几种？民用机常用哪种？上单翼下单翼（民用机常用）中单翼六、 飞机系统1. 飞机飞行时需要测量哪些参数？飞行参数飞行高度、速度、加速度、航向、姿态角和姿态角加速度等飞行参数，动力系统参数，武器瞄准参数，导航参数，生命保障参数，飞行员生理参数，其他：液压系统，电源系统，设备完好程度，结构损坏程度2. 哪些仪表为气压式仪表？哪些为陀螺仪表？气压式仪表：①气压式高度表②速度表③大气温度表陀螺仪表：①陀螺②地平仪③协调转弯仪④姿态指引仪3.简述气压式空速表的测量原理气压式空速表是一种通过感受压力来间接测量相对气流速度的仪表气流冲进空速管，在管子前端点处的气压为总压，侧壁感受到的压力与气流速度无关，因此它感受的是大气静压。4.无线电高度表通常用于哪些飞行阶段？在起飞和进近着陆期间使用。5.什么是电传操纵？把操作系统中的机械传输部分全部用电信号代替，于是就产生了电传操纵6.飞机上哪些装置需要使用液压传动来操纵？起落架、刹车、前轮、转向机构、襟翼、扰流板、方向舵、货舱门7.飞行员具有哪些保障安全的防护措施？飞行服、抗过载服、氧气面罩、头盔等设备。 空中交通管理1.空中交通管理由哪几部分组成？空中交通服务空域管理空中交通流量管理2.空中交通服务的目标是什么？1）采用一切可用的间隔，发布指令，防止空中的航空器相撞，防止出现各种事件，是工作的第一职责。2）利用一切手段，防止飞机和障碍物在起飞、降落及相关区域出现相撞等事故。3）对空域内航空器进行切实有效的管理，掌握飞行动态，确定航空器相互关系，利用合理的间隔标准，及时发布指令，加速空中交通流量，维持良好的运行秩序。4）为航空器提供各种建议、情报、信息来避开危险天气及各种限制性空域。5）在航空器遇险或需要提供搜寻、救援服务时，通知各保障单位及时开展工作。3.空中交通管制服务又分为哪几个部分？区域管制服务：在航路上的管制进近管制服务：在飞机离场或到场时的服务机场管制服务：机场控制4.飞行规则分为哪几个部分？目视飞行规则与仪表飞行规则的根本差异是什么？通用飞行规则目视飞行规则仪表飞行规则根本差异：目视飞行主要依靠驾驶员的视觉来飞行，仪表飞行整个过程处于管制员的控制之下。5．空中交通管制的任务是什么？为每个航空器提供其他航空器的即时信息和动态。由这些信息确定各个航空器之间的相对位置。发出管制许可，使用许可和信息防止航空器相撞，保障空中交通畅通。4）用管制许可来保证在控制空域内各航班的间隔，从而保证飞行安全。5）从航空器的运动和发出许可的记录来分析空中交通状况，从而对管制的方法和间隔的使用进行改进，使空中交通的流量提高。6.什么叫做机场管制服务？什么叫做进近管制服务？什么叫做区域管制服务？机场管制服务由机场管制塔台提供，由塔台管制员在塔台的高层，靠目视来管理飞机在机场上空和地面的运动。进近管制是针对按仪表飞行规则飞行的航空器的起飞后进入航路和着陆前由航路到机场管制区的管制。区域管制中心对航空器在航线上的飞行提供交通管制服务，每一个区域管制中心负责一定区域上空的航路、航线网的空中交通的管理。7.机场管制服务的范围是什么？航空器在机场交通管制区的飞行；航空器的起飞和降落；航空器在机坪上的运动；防止飞机在运动中与地面车辆和地面障碍物的碰撞。八、 航空运输与民航基础知识部分1. 什么叫做航线？什么叫做航路？航线：飞机预定要飞行的路线,飞机在任何两个地点确定的飞行线路就是航线。航路：由民航主管当局批准建立的一条由导航系统划定的空域构成的空中通道,在这个通路上空中交通管理机构要提供必要的空中交通管制和航行情报