1 飛機(jī)和大氣的一般介紹

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。一、飛機(jī)的一般介紹（一）、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——軀干；機(jī)翼——翅膀；尾翼——尾巴；起落架——腿和爪；發(fā)動(dòng)機(jī)——心臟；1、機(jī)身裝載機(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。特征參數(shù)有：機(jī)身長度Lsh、最大當(dāng)量直徑Dsh及其所在軸向的相對(duì)位置。機(jī)身長細(xì)比λsh=Lsh/Dsh2、機(jī)翼機(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。副翼襟翼A380機(jī)翼還用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架、油箱。機(jī)翼的分類上單翼下單翼中單翼機(jī)翼的分類機(jī)翼的分類單翼機(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。機(jī)翼的分類B747機(jī)翼上的主操縱和輔助操縱翼面3、尾翼操縱飛機(jī)的俯仰和偏轉(zhuǎn)。是飛機(jī)穩(wěn)定性的重要組成部分。垂直安定面水平安定面方向舵升降舵尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼尾翼V形尾翼T形尾翼常見布局尾翼4、起落裝置（LandingGear）4、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)立的剎車裝置。起落裝置的分類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。起落裝置的分類起落裝置（水上飛機(jī)）5、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)力裝置的分類活塞式渦輪噴氣式渦輪噴氣式（二）、飛機(jī)座艙基本儀表介紹TB20座艙儀表塞斯納172座艙儀表空速表高度表姿態(tài)儀航向指示儀轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀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DA—40（三）、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)控制油門控制飛機(jī)的操縱方法橫軸縱軸立軸俯仰滾轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)升降舵用于俯仰操縱副翼用于滾轉(zhuǎn)操縱方向舵用于偏轉(zhuǎn)操縱飛機(jī)操縱：一桿兩舵外加油門。（四）、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）（0~4%）（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)稱或接近對(duì)稱（無彎度），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）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描述機(jī)翼是粗短還是細(xì)長(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（五）、飛機(jī)的分類飛機(jī)審定（型號(hào)合格證）分類（FAACategory）:正常類Normal實(shí)用類Utility特技類Acrobatic通勤類Commuter運(yùn)輸類Transport限制類Restricted限用類Limited娛樂類Provisional試驗(yàn)類Experimental正常類飛機(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。（五）、飛機(jī)的分類飛行員審定（駕駛執(zhí)照）分類類別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)航空器輕于空氣的航空器重于空氣的航空器氣球飛艇固定翼航空器旋翼航空器飛機(jī)滑翔機(jī)直升機(jī)旋翼機(jī)撲翼機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)民用飛機(jī)分為兩大類：用于商業(yè)飛行的航線飛機(jī)（也稱運(yùn)輸機(jī)，客機(jī)、貨機(jī)）通用航空飛機(jī)（除航線飛機(jī)之外，其余統(tǒng)稱為通用航空飛機(jī)）分類公務(wù)機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)教練機(jī)多用途輕型飛機(jī)通用航空的定義《通用航空飛行管制條例》所稱通用航空，是指除軍事、警務(wù)、海關(guān)緝私飛行和公共航空運(yùn)輸飛行以外的航空活動(dòng)，包括從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、礦業(yè)、建筑業(yè)的作業(yè)飛行和醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、遙感測(cè)繪、教育訓(xùn)練、文化體育、旅游觀光等方面的飛行活動(dòng)。

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)。二、飛機(jī)大氣環(huán)境的一般介紹（一）、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。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)（二）、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、能見度佳。現(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——體積國際單位制單位空氣密度大，說明單位體積內(nèi)的空氣分子多，比較稠密；空氣密度小，說明單位體積內(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（三）、大氣的特性高度增加，大氣密度減小。22000ft6706m1.2252.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磅每平方英寸(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。18000ft5406m1013.253.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?。核俣忍荻取諝鉁囟取佑|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

國際標(biāo)準(zhǔn)大氣（四）、國際標(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，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)，便于同一類飛機(jī)進(jìn)行性能比較，國際航空界根據(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