地面培訓(xùn)部匯報(bào)材料

飛行原理

PrinciplesofFlight

前言1.飛行原理課程的主要內(nèi)容理解飛機(jī)飛行的原理-為什么能飛？理解飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律-怎樣操縱以及為什么？理解飛機(jī)的飛行性能-飛機(jī)能飛多快、多遠(yuǎn)/久、多高？2.飛行原理所涵蓋的學(xué)科范疇空氣動(dòng)力學(xué) 空氣與物體相互作用的規(guī)律。飛行力學(xué) 研究飛行性能、操縱性與穩(wěn)定性。飛行技術(shù) 建于實(shí)踐基礎(chǔ)上的綜合學(xué)科。

3.本書(shū)內(nèi)容涵蓋范圍私照PPL與商照CPL知識(shí)領(lǐng)域。適用于正常類(lèi)與實(shí)用類(lèi)飛機(jī)。涵蓋低速小型螺旋槳飛機(jī)氣動(dòng)、操縱與性能。4.本書(shū)學(xué)習(xí)方法理論與實(shí)際相結(jié)合。重點(diǎn)在于對(duì)理論以及結(jié)論的清晰理解。不要過(guò)多的試圖探究操縱感覺(jué)和操縱細(xì)節(jié)。前言

5.本課教學(xué)對(duì)象初始培訓(xùn)飛行員管制、簽派、情報(bào)專(zhuān)業(yè)學(xué)生其他民航相關(guān)學(xué)科學(xué)生航空愛(ài)好者前言

第一章飛機(jī)和大氣的一般介紹第二章飛機(jī)的低速空氣動(dòng)力第三章螺旋槳的空氣動(dòng)力第四章飛機(jī)的平衡、穩(wěn)定性和操縱性第五章平飛、上升和下降第六章盤(pán)旋第七章起飛和著陸第八章特殊飛行第九章重量與平衡第十章高速空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)6.本課主要內(nèi)容飛機(jī)和大氣的一般介紹第一章

飛機(jī)是航空器,升空靠得是空氣動(dòng)力,飛機(jī)只能在大氣層中飛行,我們要認(rèn)識(shí)飛機(jī)在大氣中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,就要了解有關(guān)飛機(jī)和大氣的基本知識(shí)。

本章主要內(nèi)容1.1飛機(jī)的一般介紹1.2飛機(jī)大氣環(huán)境的一般介紹

飛機(jī)是目前最主要的飛行器。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹飛機(jī)的主要組成部分及其功用、操縱飛機(jī)的基本方法及機(jī)翼形狀等。1.1飛機(jī)的一般介紹

1.1.1飛機(jī)的主要組成部分及其功用五大部分：機(jī)身,機(jī)翼,尾翼,起落裝置,動(dòng)力裝置。機(jī)翼機(jī)身動(dòng)力裝置起落裝置尾翼

計(jì)算機(jī)—大腦；儀表—神經(jīng)；雷達(dá)、通訊設(shè)備—眼、耳。

機(jī)身（Fuselage）裝載機(jī)組、旅客、貨物和其它必須設(shè)備。將飛機(jī)的其他部分如尾翼、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體。

為了減小阻力，一般機(jī)身前部為圓頭錐體，后部為尖削的錐體，中間部分為等剖面柱體。

特征參數(shù)有：機(jī)身長(zhǎng)度Lsh、最大當(dāng)量直徑Dsh及其所在軸向的相對(duì)位置。機(jī)身長(zhǎng)細(xì)比λsh=Lsh/Dsh

駕駛艙(Cockpit)

機(jī)身（B747全貨機(jī)）

機(jī)身（B747經(jīng)濟(jì)艙）

機(jī)身（B747上層商務(wù)艙）

機(jī)身（B747豪華艙）

機(jī)身（A300Transporter）

機(jī)身（A300Transporter）

機(jī)翼（Wings）機(jī)翼產(chǎn)生升力。機(jī)翼在飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性中扮演重要角色，機(jī)翼上安裝的可操縱翼面主要有副翼、襟翼、前緣襟翼、前緣縫翼。機(jī)翼還用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架及其輪艙、油箱。

機(jī)翼的分類(lèi)上單翼下單翼中單翼機(jī)翼的分類(lèi)

機(jī)翼的分類(lèi)單翼機(jī)、雙翼機(jī)、多翼機(jī)

上反角下反角機(jī)翼沿橫軸方向與機(jī)身關(guān)系上反角、下反角：機(jī)翼基準(zhǔn)面和水平面的夾角。ψ-ψ機(jī)翼的分類(lèi)

A380

B747機(jī)翼上的主操縱和輔助操縱翼面外側(cè)（低速）副翼前緣襟翼后緣外側(cè)襟翼飛行擾流板內(nèi)側(cè)（高速）副翼地面擾流板后緣內(nèi)側(cè)襟翼

機(jī)翼（TB200）

機(jī)翼（B747）

機(jī)翼（B747在著陸進(jìn)近中）

尾翼（Empennage）操縱飛機(jī)的俯仰和偏轉(zhuǎn)。是飛機(jī)穩(wěn)定性的重要組成部分。

尾翼V形尾翼T形尾翼常見(jiàn)布局尾翼

尾翼的構(gòu)成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動(dòng)的升降舵組成；垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動(dòng)的方向舵組成。

尾翼（TB200）若水平尾翼是整體活動(dòng)面，則稱(chēng)全動(dòng)平尾；升降舵的后緣的活動(dòng)面，稱(chēng)為配平片。

起落裝置（LandingGear）起落裝置用于飛機(jī)的起飛、著陸和滑行并支撐飛機(jī)。飛機(jī)的前輪可偏轉(zhuǎn)，用于地面滑行時(shí)控制方向。飛機(jī)的主輪上裝有各自獨(dú)立的剎車(chē)裝置。

A320前起落架

B747放下起落架

起落裝置的分類(lèi)起落裝置可分為前三點(diǎn)式、后三點(diǎn)式。

起落裝置還可分為固定式、可收放式。起落裝置的分類(lèi)

起落裝置（水上飛機(jī)）

水上飛機(jī)

起落裝置（雪上飛機(jī)）

動(dòng)力裝置（PowerPlant）產(chǎn)生拉力或推力。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)為飛機(jī)用電設(shè)備提供電源，從發(fā)動(dòng)機(jī)引入的熱氣流可用于座艙加溫或空調(diào)系統(tǒng)。

動(dòng)力裝置的分類(lèi)活塞式渦輪式渦輪噴氣式渦輪槳葉式渦輪風(fēng)扇式

1.1.2飛機(jī)座艙基本儀表介紹TB20座艙儀表

小型飛機(jī)的六個(gè)基本儀表AirspeedIndicator

空速表AttitudeIndicator

姿態(tài)儀AltitudeIndicator

高度表TurnCoordinator

轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀HorizontalSituationIndicator水平狀態(tài)指示器VerticalSpeedIndicator升降速度表

老式駕駛艙（B17）新式駕駛艙（B777）

主飛顯示器多功能顯示器

1.1.3操縱飛機(jī)的基本方法6自由度：3個(gè)空間位置，3個(gè)空間姿態(tài)3個(gè)姿態(tài)：俯仰控制：升降舵滾轉(zhuǎn)控制：副翼偏航控制：方向舵3個(gè)位置：縱向位移：油門(mén)側(cè)向位移：間接實(shí)現(xiàn)垂向位移：間接實(shí)現(xiàn)偏航控制俯仰控制滾轉(zhuǎn)控制油門(mén)控制飛機(jī)的操縱方法

飛機(jī)的姿態(tài)控制偏航控制滾轉(zhuǎn)控制俯仰控制

飛機(jī)操縱：一桿兩舵外加油門(mén)。

1.1.4機(jī)翼的形狀①機(jī)翼的剖面形狀(翼型)剖面形狀(翼型)平面形狀機(jī)翼的形狀

(1)、翼弦(b):翼型前后緣之間的連線上下翼面在垂直于翼弦方向的距離。(4)、翼型厚度（ｃ）：

(3)、弧高（f)：中弧線與翼弦的垂直距離

和翼型上下表面相切的一系列圓的圓心的連線(2)、翼型中弧線：

彎度翼型參數(shù)

(5)、相對(duì)彎度

fmaxb×100%f=(6)、相對(duì)厚度最大厚度位置

Xc=Xc

b×100%最大彎度位置Xf=Xf

b×100%（厚弦比）（0~2%）（3~16%）（30~50%）翼型參數(shù)Cmaxb×100%C=

低速、亞音速翼型：圓頭、尖尾、有彎度、有厚度，最大彎度、最大厚度位置靠前。超音速翼型：尖頭、尖尾、對(duì)稱(chēng)或接近對(duì)稱(chēng)（無(wú)彎度），薄翼（厚弦比?。畲蠛穸任恢每拷虚g。

②機(jī)翼平面形狀

(1)、機(jī)翼面積S翼載=G/S機(jī)翼在水平面內(nèi)的投影面積②機(jī)翼平面形狀

(2)、根梢比（或梯形比，用η表示）②機(jī)翼平面形狀

(3)、翼展（展長(zhǎng)）L左右兩翼尖之間的距離②機(jī)翼平面形狀

(4)、展弦比(λ)=Lb平均L2S=②機(jī)翼平面形狀

b平均L=S/L=Lb平均L2S=②機(jī)翼平面形狀

展弦用比來(lái)描述機(jī)翼是粗短還是細(xì)長(zhǎng)

(5)、后掠角χ0.25機(jī)身縱軸垂直線前緣后掠角后緣后掠角沿機(jī)翼展向1/4弦線點(diǎn)連線與機(jī)身縱軸垂直線之間的夾角②機(jī)翼平面形狀

大λ小Х中等Х中等λ大Χ小λ機(jī)翼平面形狀對(duì)空氣動(dòng)力影響最大的參數(shù)是展弦比λ和后掠角Χ

1.1.5飛機(jī)的分類(lèi)飛機(jī)審定（型號(hào)合格證）分類(lèi)（FAACategory）:正常類(lèi)Normal實(shí)用類(lèi)Utility特技類(lèi)Acrobatic通勤類(lèi)Commuter運(yùn)輸類(lèi)Transport限制類(lèi)Restricted限用類(lèi)Limited娛樂(lè)類(lèi)Provisional試驗(yàn)類(lèi)Experimental

正常類(lèi)飛機(jī)：是指座位設(shè)置（不包括駕駛員）為9座或9座以下，最大審定起飛重量為12500lb，用于非特技飛行的飛機(jī)。實(shí)用類(lèi)飛機(jī)：是指座位設(shè)置（不包括駕駛員）為9座或9座以下，最大審定起飛重量為12500lb，用于有限特技飛行的飛機(jī)。特技類(lèi)飛機(jī)：是指座位設(shè)置（不包括駕駛員）為9座或9座以下，最大審定起飛重量為12500lb，除了所要求的飛機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明是必要的限制以外，在使用中不加限制的飛機(jī)。通勤類(lèi)飛機(jī)：飛機(jī)是指運(yùn)載旅客，座位設(shè)置（不包括駕駛員）為19座或19座以下，最大審定起飛重量為19000lb，非特技飛行的螺旋槳多發(fā)飛機(jī)運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)：飛機(jī)是指航線大型客機(jī)，用于定期客運(yùn)或貨運(yùn)航班飛行。

1.1.5飛機(jī)的分類(lèi)飛行員審定（駕駛執(zhí)照）分類(lèi)類(lèi)別Category：定翼機(jī)Airplane和旋翼機(jī)Rotorcraft。級(jí)別Class：?jiǎn)伟l(fā)陸地Single-EngineLand、多發(fā)陸地Multi-EngineLand、單發(fā)水上Single-EngineSea、多發(fā)水上Multi-EngineSea。型別Type：飛機(jī)的具體型號(hào)

本章主要內(nèi)容1.1飛機(jī)的一般介紹1.2飛機(jī)大氣環(huán)境的一般介紹

飛機(jī)是在大氣的海洋里航行的飛行器。飛機(jī)的空氣動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)都與大氣密切相關(guān)。1.2飛機(jī)大氣環(huán)境的一般介紹

1.2.1大氣的組成大氣主要有三種成分：純干空氣、水蒸氣以及塵埃顆粒。純干空氣含有78%的氮?dú)夂?1%的氧氣，余下的1%由各種其他氣體組成。

若以氣溫變化為基準(zhǔn)，則可將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、電離層(暖層)、和散逸層等五層。1.2.2大氣的分層對(duì)流層平流層(同溫層)中間層電離層(暖層)

若以氣溫變化為基準(zhǔn)，則可將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、電離層(暖層)、和散逸層等五層。對(duì)流層平流層(同溫層)中間層電離層(暖層)溫度對(duì)流層平流層中間層電離層(暖層)1.2.2大氣的分層大氣的分層對(duì)流層：大氣中最低的一層。對(duì)流層中氣溫隨高度增加而降低，空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)極為明顯，對(duì)流層中集中了大氣四分之三的質(zhì)量和幾乎全部水蒸汽，是天氣變化最復(fù)雜的層次，也是對(duì)飛行影響最重要的層次。飛行中所遇到的各種重要天氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在這一層，如雷暴、濃霧、低云霧、雨、雪、大氣湍流、風(fēng)切變等。低速飛行的飛機(jī)一般在這一層中飛行。

平流層：位于對(duì)流層之上，在平流層中空氣的垂直運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比對(duì)流層弱，水汽和塵粒含量也較少，因而氣流比較平緩、能見(jiàn)度佳?，F(xiàn)代噴氣旅客機(jī)一般都在平流層作巡航飛行。但平流層中空氣稀薄，飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性惡化，這又是不利的一面。在平流層飛行的飛機(jī)，必須使用氣密增壓座艙。

民用飛機(jī)的飛行范圍僅限于對(duì)流層和平流層

1.空氣密度：(ρ)單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量?！|(zhì)量——體積國(guó)際單位制單位空氣密度大，說(shuō)明單位體積內(nèi)的空氣分子多，比較稠密；空氣密度小，說(shuō)明單位體積內(nèi)的空氣分子少，比較稀薄。千克/米3大氣的特性主要包括：密度、壓力(壓強(qiáng))、溫度、濕度、粘性和可壓縮性等1.2.3大氣的特性

高度增加，大氣密度減小。22000ft6700m1.225

2.大氣壓力（壓強(qiáng)）：(p)大氣壓力產(chǎn)生的原因：一是上層空氣的重力對(duì)下層空氣造成了壓力；二是空氣分子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)撞擊物面的結(jié)果。國(guó)際單位制單位帕(Pa)N/㎡百帕(hPa)常用度量大氣壓力的單位還有:毫米汞柱mmHg英寸汞柱inHg每平方英寸磅(psi)物體單位面積上所承受的空氣的垂直作用力。

高度增加，空氣壓力減小。18000ft5406m1013.25

3.空氣溫度溫度的高低表明了空氣分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大小。度量溫度的單位有：攝氏溫度（°C),華氏溫度（°F)和絕對(duì)溫度(°K)。空氣溫度是指空氣的冷熱程度。

4.空氣濕度：濕度是指空氣的潮濕程度，常用相對(duì)濕度來(lái)表示。

露點(diǎn)溫度：當(dāng)溫度降低至相對(duì)濕度為100%時(shí)的溫度。相對(duì)濕度是空氣中所含濕氣（水蒸氣）與空氣中所能包含的最大濕氣之比。當(dāng)相對(duì)濕度為100%時(shí)，說(shuō)明大氣中含有的水蒸氣量已達(dá)到了最大值，水蒸氣處于飽和狀態(tài)。不同溫度下，大氣所含水蒸氣最大量是不同的，溫度越高，它能含有的水蒸氣最大量越大。

5.粘性定義：當(dāng)空氣內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，流速不同的相臨空氣層相互牽扯的特性。

空氣具有粘性的原因：空氣分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所引起的動(dòng)量交換。

相鄰兩個(gè)流速不同的空氣層相互牽扯的作用力，叫粘性力（內(nèi)摩擦力）。速度梯度粘性力粘性系數(shù)相鄰兩空氣層接觸面積粘性力的大小：速度梯度↑空氣溫度↑接觸面積↑粘性力↑。不同流體的粘性系數(shù)各不相同，同一流體的粘性系數(shù)也與溫度有關(guān)。液體的粘性系數(shù)隨溫度的升高而降低，而氣體的粘性系數(shù)則隨溫度的升高而增大。

流體粘性系數(shù)隨溫度的變化氣體溫度粘度系數(shù)μ液體溫度粘度系數(shù)μ

空氣的壓縮性是指一定量的空氣當(dāng)壓力或溫度改變時(shí)，其密度和體積發(fā)生變化的特性。6.可壓縮性凡是物質(zhì)都具有一定程度的可壓縮性，液體是極難壓縮的，而空氣容易壓縮，所以空氣動(dòng)力學(xué)又稱(chēng)為可壓縮的流體力學(xué)。低速飛行（M＜0.4）認(rèn)為不可壓高速飛行（M＞0.4）可壓等密度還是變密度是低、高速流動(dòng)的最根本的分界點(diǎn)

1.2.4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣1.2.4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣(ISA)飛行中作用在飛機(jī)上的空氣動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)推力，在其它條件相同的情況下，取決于介質(zhì)(大氣)的壓強(qiáng)、溫度及其它物理性質(zhì)。大氣的壓強(qiáng)、密度和溫度等參數(shù)在地球表面不同的幾何高度上，在不同的緯度上，不同的季節(jié)，以及一天內(nèi)不同的時(shí)間上是各不相同的。這樣一來(lái)，同一飛機(jī)在不同的時(shí)間、不同地點(diǎn)所進(jìn)行的同一種綱目飛行的結(jié)果也就各不相同了。為了便于作性能計(jì)算，便于整理飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于同一類(lèi)飛機(jī)進(jìn)行性能比較，國(guó)際航空界根據(jù)多年觀測(cè)北半球中等緯度區(qū)域內(nèi)，各高度上的大氣壓強(qiáng)、溫度、密度等的年平均值的結(jié)果。將大氣參數(shù)加以模型化，制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣。

1.2.4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣所謂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣，簡(jiǎn)稱(chēng)ISA，就是人為地規(guī)定一個(gè)不變的大氣環(huán)境，作為計(jì)算和試驗(yàn)飛機(jī)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。其大氣參數(shù)（T、ρ、P）只隨H

變化，不隨時(shí)間、地點(diǎn)、季節(jié)變化。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣參數(shù)海平面氣溫為288.15K、15C或59F。海平面氣壓為1013.2mBar(毫巴)或1013.2hPa(百帕)或29.92