《民航概論》第2章 民用航空器

1、第2章 民用航空器第一節(jié)第一節(jié) 民用航空器的分類和發(fā)展民用航空器的分類和發(fā)展 在大氣層以外飛在大氣層以外飛行的稱為行的稱為航天器航天器。如人造衛(wèi)星、宇如人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛宙飛船、航天飛機(jī)、空間站等。機(jī)、空間站等。在大氣層中飛行在大氣層中飛行的稱為的稱為航空器航空器。如飛機(jī)、氣球、如飛機(jī)、氣球、飛艇、直升機(jī)、飛艇、直升機(jī)、滑翔機(jī)等滑翔機(jī)等。圖為飛艇在美國圖為飛艇在美國“玫瑰玫瑰碗碗”體育場上空為體育場上空為“固固特異特異”橡膠做廣告飛行。橡膠做廣告飛行。撲翼機(jī)撲翼機(jī)現(xiàn)代飛機(jī)現(xiàn)代飛機(jī)民用飛機(jī)民用飛機(jī)軍用飛機(jī)軍用飛機(jī) 研究飛機(jī)研究飛機(jī)（專門用于科研和試驗(yàn)的飛機(jī)）（專門用于科研和試驗(yàn)的飛機(jī)）0

2、2040608010012012系列1航線飛機(jī)航線飛機(jī)通用航通用航空飛機(jī)空飛機(jī)航線飛機(jī)客機(jī)客機(jī)貨機(jī)貨機(jī)客貨混裝機(jī)客貨混裝機(jī)通用航空飛機(jī)農(nóng)用機(jī)農(nóng)用機(jī)教練機(jī)教練機(jī)體育運(yùn)動(dòng)機(jī)體育運(yùn)動(dòng)機(jī)公務(wù)機(jī)公務(wù)機(jī)多用途輕型機(jī)多用途輕型機(jī) . . 旅客機(jī)旅客機(jī) 用于運(yùn)載旅客和郵件，聯(lián)絡(luò)國內(nèi)用于運(yùn)載旅客和郵件，聯(lián)絡(luò)國內(nèi) 各城市與地區(qū)，或國際間的城市。各城市與地區(qū)，或國際間的城市。 旅客機(jī)旅客機(jī)可按航程進(jìn)一步分為；可按航程進(jìn)一步分為； 遠(yuǎn)程客機(jī)：航程遠(yuǎn)程客機(jī)：航程80008000公里以上公里以上 中程客機(jī)：航程中程客機(jī)：航程3000300080008000公里公里 短程客機(jī)：航程在短程客機(jī)：航程在30003000公里以下

3、的公里以下的 我國客機(jī)的分類方法 干線客機(jī)：指適用于國際航線和國內(nèi)大城市之間主干航線上的客機(jī)。 支線客機(jī)：用于大城市和中小城市之間在一定區(qū)域內(nèi)飛行的客機(jī)。（100座以下，航程3000公里以內(nèi)的飛機(jī)）。大型客機(jī)- 777200LR記者在體驗(yàn)波音記者在體驗(yàn)波音777777200LR200LR大型客機(jī)的商務(wù)艙大型客機(jī)的商務(wù)艙 . . 貨機(jī)貨機(jī) 用于運(yùn)送貨物，用于運(yùn)送貨物，一般載重較大，一般載重較大，有較大的艙門，有較大的艙門，或機(jī)身可轉(zhuǎn)折，或機(jī)身可轉(zhuǎn)折，便于裝卸貨物；便于裝卸貨物；貨機(jī)修理維護(hù)簡貨機(jī)修理維護(hù)簡易，可在復(fù)雜氣易，可在復(fù)雜氣候下飛行。候下飛行。波音波音747-400747-400型機(jī)型機(jī)

4、改裝的超大型貨機(jī)改裝的超大型貨機(jī) 通用航空飛機(jī)通用航空飛機(jī)1、公務(wù)機(jī)，也稱行政用機(jī)或商務(wù)機(jī)。、公務(wù)機(jī)，也稱行政用機(jī)或商務(wù)機(jī)。2、農(nóng)業(yè)機(jī)，為農(nóng)、林、牧、漁業(yè)服務(wù)、農(nóng)業(yè)機(jī)，為農(nóng)、林、牧、漁業(yè)服務(wù)的飛機(jī)。的飛機(jī)。3、教練機(jī)，用于培養(yǎng)飛行員。、教練機(jī)，用于培養(yǎng)飛行員。4、多用途輕型飛機(jī)。、多用途輕型飛機(jī)。民用航空器的使用要求1、安全性 安全是航空運(yùn)輸?shù)氖滓蟆?、快速3、經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性不僅僅體現(xiàn)在初成本和耗油率上，而要考慮飛機(jī)在整個(gè)使用壽命 期間的全部成本。4、舒適程度5、環(huán)保要求第二節(jié)第二節(jié)飛行基本原理飛行基本原理 一一 演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn) 兩手各拿一張兩手各拿一張薄紙薄紙，使它們之間的距離大約，使

5、它們之間的距離大約4646厘米。然后用嘴向這兩張紙中間吹氣，如圖所厘米。然后用嘴向這兩張紙中間吹氣，如圖所示。你會(huì)看到，這兩張紙不但沒有分開，反而相互示。你會(huì)看到，這兩張紙不但沒有分開，反而相互靠近了，而且用最吹出的氣體速度越大，兩張紙就靠近了，而且用最吹出的氣體速度越大，兩張紙就越靠近。從這個(gè)現(xiàn)象可以看出，當(dāng)兩紙中間有空氣越靠近。從這個(gè)現(xiàn)象可以看出，當(dāng)兩紙中間有空氣流過時(shí)，壓強(qiáng)變小了，紙外壓強(qiáng)比紙內(nèi)大，內(nèi)外的流過時(shí)，壓強(qiáng)變小了，紙外壓強(qiáng)比紙內(nèi)大，內(nèi)外的壓強(qiáng)差就把兩紙往中間壓去。中間空氣流動(dòng)的速度壓強(qiáng)差就把兩紙往中間壓去。中間空氣流動(dòng)的速度越快，紙內(nèi)外的壓強(qiáng)差也就越大。越快，紙內(nèi)外的壓強(qiáng)差也就

6、越大?；靖拍罨靖拍?（1）流體：包括氣體和液體。二 兩個(gè)流體定理 1.流體的連續(xù)性定理：當(dāng)流體連續(xù)不斷而穩(wěn)定地當(dāng)流體連續(xù)不斷而穩(wěn)定地流過一個(gè)粗細(xì)不等的管道流過一個(gè)粗細(xì)不等的管道時(shí)，由于管道中任何一部時(shí)，由于管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時(shí)間壓起來，因此在同一時(shí)間內(nèi)，流進(jìn)任一切面的流體內(nèi)，流進(jìn)任一切面的流體的質(zhì)量和從另一切面流出的質(zhì)量和從另一切面流出的流體質(zhì)量是相等的。的流體質(zhì)量是相等的。 日常生活中的連續(xù)性定理 山谷里的風(fēng)通常比平原大山谷里的風(fēng)通常比平原大 河水在河道窄的地方流得河水在河道窄的地方流得 快，河道寬的地方流得慢快，河道寬的地方流得

7、慢2.2.伯努利定理伯努利定理：流體在一個(gè)管道：流體在一個(gè)管道中流動(dòng)時(shí)，中流動(dòng)時(shí)，流速流速大的地方壓力小，大的地方壓力小，流速流速小的地方壓力大。小的地方壓力大。 伯努利定理闡述流體流動(dòng)在伯努利定理闡述流體流動(dòng)在流動(dòng)中流速和壓力之間的關(guān)系。流動(dòng)中流速和壓力之間的關(guān)系。 尼爾伯努利尼爾伯努利伯努利家族伯努利家族三 飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力考考你？考考你？人和小狗比賽跑步，人和小狗比賽跑步，從起點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，從起點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，要求小狗和人同時(shí)要求小狗和人同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，請問小到達(dá)終點(diǎn)，請問小狗和人的跑步速度狗和人的跑步速度誰更快？誰更快？答案：小狗快，因?yàn)樾」匪哌^的路程要答案：小狗快，因?yàn)樾」匪哌^的路程要

8、比人走過的要長，則必然速度要更快一些，比人走過的要長，則必然速度要更快一些，才能在同一時(shí)間與人一起到達(dá)終點(diǎn)。才能在同一時(shí)間與人一起到達(dá)終點(diǎn)。起點(diǎn)終點(diǎn)三 飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力2.升力的產(chǎn)生常見的飛機(jī)翼型 機(jī)翼表面的氣流迎角升力系數(shù)隨迎角的變化規(guī)律當(dāng)當(dāng)臨界臨界，升力，升力系數(shù)系數(shù)隨迎角的增大而減小，進(jìn)入失速區(qū)。隨迎角的增大而減小，進(jìn)入失速區(qū)。臨界臨界 yC四、飛機(jī)上的作用力升力升力重力重力推力推力阻力阻力LiftPullWeightDrag 升力垂直于飛行速度方向，它將飛機(jī)支托在空中，升力垂直于飛行速度方向，它將飛機(jī)支托在空中，克服飛機(jī)受到的重力影響，使其自由翱翔?？朔w機(jī)受到的重力影響，使其自由翱

9、翔。 阻力阻力 阻力是與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡平行，與阻力是與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡平行，與飛行速度方向相反的力。阻力阻礙飛行速度方向相反的力。阻力阻礙飛機(jī)的飛行，但沒有阻力飛機(jī)又無飛機(jī)的飛行，但沒有阻力飛機(jī)又無法穩(wěn)定飛行。法穩(wěn)定飛行。 對于低速飛機(jī)，根據(jù)阻力的形成原因，可將阻力分為：對于低速飛機(jī)，根據(jù)阻力的形成原因，可將阻力分為：摩擦阻力摩擦阻力(Skin Friction Drag)壓差阻力壓差阻力(Form Drag)干擾阻力干擾阻力(Interference Drag)誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力(Induced Drag)廢阻力廢阻力(Parasite Drag)粘性粘性升力升力阻力產(chǎn)生原因第三節(jié)飛機(jī)的主要組成部分

10、及功用 起落架起落架1.機(jī)翼機(jī)翼機(jī)翼的主要功用是產(chǎn)生升力，的主要功用是產(chǎn)生升力，以支持飛機(jī)在空中飛行，同以支持飛機(jī)在空中飛行，同時(shí)也起到一定的穩(wěn)定和操作時(shí)也起到一定的穩(wěn)定和操作作用。在機(jī)翼上一般安裝有作用。在機(jī)翼上一般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)，放下襟翼可使升飛機(jī)滾轉(zhuǎn)，放下襟翼可使升力增大。機(jī)翼上還可安裝發(fā)力增大。機(jī)翼上還可安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架和油箱等。不動(dòng)機(jī)、起落架和油箱等。不同用途的飛機(jī)其機(jī)翼形狀、同用途的飛機(jī)其機(jī)翼形狀、大小也各有不同。大小也各有不同。 機(jī)翼各翼面的位置圖機(jī)翼各翼面的位置圖 機(jī)翼擾流板 擾流板擾流板：由于飛機(jī)的飛行由于飛機(jī)的飛行速度很快，

11、所以需要擾流速度很快，所以需要擾流板來幫助它減速并降低高板來幫助它減速并降低高度。擾流板實(shí)際上是機(jī)翼度。擾流板實(shí)際上是機(jī)翼上面的由液壓作動(dòng)的面板。上面的由液壓作動(dòng)的面板。有時(shí)飛行員稱之為有時(shí)飛行員稱之為“減速減速板板”或或“減升板減升板”，這些，這些名稱反映了它們的功能。名稱反映了它們的功能。在飛機(jī)著陸時(shí)，擾流板打在飛機(jī)著陸時(shí)，擾流板打開，以確保飛機(jī)著陸。開，以確保飛機(jī)著陸。襟翼與前緣縫翼 飛機(jī)的機(jī)翼有前飛機(jī)的機(jī)翼有前緣縫翼和襟翼，它緣縫翼和襟翼，它們在起飛和降落低們在起飛和降落低速飛行過程中可展速飛行過程中可展開，在巡航高速飛開，在巡航高速飛行過程中可收回。行過程中可收回。起落架也在飛行過起

12、落架也在飛行過程中收起以減少飛程中收起以減少飛行阻力。行阻力。2. 機(jī)身機(jī)身的主要功用機(jī)身的主要功用是裝載乘員、旅是裝載乘員、旅客、武器、貨物客、武器、貨物和各種設(shè)備，將和各種設(shè)備，將飛機(jī)的其他部件飛機(jī)的其他部件如：機(jī)翼、尾翼如：機(jī)翼、尾翼及發(fā)動(dòng)機(jī)等連接及發(fā)動(dòng)機(jī)等連接成一個(gè)整體。成一個(gè)整體。 飛機(jī)客艙3. 尾翼 尾翼包括水平尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和由固定的水平安定面和可動(dòng)的升降舵組成，有可動(dòng)的升降舵組成，有的高速飛機(jī)將水平安定的高速飛機(jī)將水平安定面和升降舵合為一體成面和升降舵合為一體成為全動(dòng)平尾。垂直尾翼為全動(dòng)平尾。垂直尾翼包括固定的垂直

13、安定面包括固定的垂直安定面和可動(dòng)的方向舵。尾翼和可動(dòng)的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機(jī)俯仰的作用是操縱飛機(jī)俯仰和偏轉(zhuǎn)，保證飛機(jī)能平和偏轉(zhuǎn)，保證飛機(jī)能平穩(wěn)飛行。穩(wěn)飛行。4.起落裝置飛機(jī)的起落架飛機(jī)的起落架大都由減震支大都由減震支柱和機(jī)輪組成，柱和機(jī)輪組成，作用是起飛、作用是起飛、著陸滑跑，地著陸滑跑，地面滑行和停放面滑行和停放時(shí)支掌飛機(jī)。時(shí)支掌飛機(jī)。 波音波音737737飛機(jī)起飛機(jī)起落架機(jī)輪布局落架機(jī)輪布局 20042004年年1111月月1111日日2 2男孩藏在昆男孩藏在昆明到重慶的明到重慶的3U86703U8670航班飛機(jī)起落架航班飛機(jī)起落架中飛行中飛行700700公里公里 1 1人途中墜落。

14、人途中墜落。兩個(gè)孩子就是藏在這個(gè)起落架艙中兩個(gè)孩子就是藏在這個(gè)起落架艙中 2005 2005年年5 5月月2525日日7 7時(shí)時(shí)5050分，東航甘肅分分，東航甘肅分公司一架公司一架A320A320飛機(jī)執(zhí)飛機(jī)執(zhí)行行MU2417MU2417敦煌敦煌蘭州蘭州航班任務(wù)，從敦煌機(jī)航班任務(wù)，從敦煌機(jī)場起飛時(shí)，一名年約場起飛時(shí)，一名年約1515歲的男孩從飛機(jī)起歲的男孩從飛機(jī)起落架艙內(nèi)墜落，經(jīng)有落架艙內(nèi)墜落，經(jīng)有關(guān)部門證實(shí)，從起落關(guān)部門證實(shí)，從起落架艙里墜落的男孩當(dāng)架艙里墜落的男孩當(dāng)場死亡場死亡5.動(dòng)力裝置 動(dòng)力裝置主要?jiǎng)恿ρb置主要用來產(chǎn)生拉力和推用來產(chǎn)生拉力和推力，使飛機(jī)前進(jìn)。力，使飛機(jī)前進(jìn)。其次還可為飛機(jī)

15、上其次還可為飛機(jī)上的其他用電設(shè)備提的其他用電設(shè)備提供電源等。供電源等。 現(xiàn)在飛機(jī)動(dòng)力裝置現(xiàn)在飛機(jī)動(dòng)力裝置應(yīng)用較廣泛的有：活塞應(yīng)用較廣泛的有：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代高速飛機(jī)都使機(jī)?，F(xiàn)代高速飛機(jī)都使用了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，只用了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，只有在小型、低速飛機(jī)上有在小型、低速飛機(jī)上由于經(jīng)濟(jì)性好、易于維由于經(jīng)濟(jì)性好、易于維護(hù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)還在大護(hù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)還在大量使用。量使用。 除了發(fā)動(dòng)機(jī)本身，除了發(fā)動(dòng)機(jī)本身，動(dòng)力裝置還包括一系列動(dòng)力裝置還包括一系列保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的系統(tǒng)。系統(tǒng)。 現(xiàn)在最通行的布置方式是安裝在機(jī)翼下的發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中。發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置發(fā)動(dòng)機(jī)

16、的安裝位置6.其他設(shè)備 飛機(jī)上除了飛機(jī)上除了這五個(gè)主要部這五個(gè)主要部分外，根據(jù)飛分外，根據(jù)飛機(jī)操作和執(zhí)行機(jī)操作和執(zhí)行任務(wù)的需要，任務(wù)的需要，還裝有各種儀還裝有各種儀表、通訊設(shè)備、表、通訊設(shè)備、領(lǐng)航設(shè)備、安領(lǐng)航設(shè)備、安全設(shè)備等其他全設(shè)備等其他設(shè)備。設(shè)備。第四節(jié)飛機(jī)的“音障”和“熱障” 人類在探索飛行器的過程中，曾遇上三個(gè)攔路虎，就是人們常說的“三障”，即“音障”、“熱障”和“黑障”。所謂“障”就是在技術(shù)上遇到的障礙。一、音障 自美國人萊特兄弟自美國人萊特兄弟19031903年發(fā)明飛機(jī)以后，年發(fā)明飛機(jī)以后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到航空技術(shù)將對人類的未來產(chǎn)生人們逐漸認(rèn)識(shí)到航空技術(shù)將對人類的未來產(chǎn)生巨大影響。因

17、此，一些國家不惜投入大量人力巨大影響。因此，一些國家不惜投入大量人力物力，對航空技術(shù)進(jìn)行探索和開發(fā)。這期間有物力，對航空技術(shù)進(jìn)行探索和開發(fā)。這期間有無數(shù)航空先驅(qū)者不惜犧牲自己的生命換來了一無數(shù)航空先驅(qū)者不惜犧牲自己的生命換來了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，使航空技術(shù)紀(jì)錄一再打破，個(gè)又一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，使航空技術(shù)紀(jì)錄一再打破，才形成了今天的航空技術(shù)水平。在整個(gè)航空技才形成了今天的航空技術(shù)水平。在整個(gè)航空技術(shù)發(fā)展中，突破術(shù)發(fā)展中，突破“音障音障”是一項(xiàng)重大的技術(shù)進(jìn)是一項(xiàng)重大的技術(shù)進(jìn)步。步。什么是音障？當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)800800千米千米/ /時(shí)的速度時(shí)，飛時(shí)的速度時(shí)，飛機(jī)便產(chǎn)生了失控的感覺。飛機(jī)震動(dòng)得機(jī)便產(chǎn)

18、生了失控的感覺。飛機(jī)震動(dòng)得特別厲害，難以駕馭。后來人們認(rèn)識(shí)特別厲害，難以駕馭。后來人們認(rèn)識(shí)到，當(dāng)飛機(jī)速度超過到，當(dāng)飛機(jī)速度超過800800千米千米/ /時(shí)（時(shí)（音音速速3403403.6=12243.6=1224千米千米/ /時(shí)時(shí)），空氣會(huì)），空氣會(huì)產(chǎn)生一種產(chǎn)生一種“壓縮效應(yīng)壓縮效應(yīng)”。這種效應(yīng)會(huì)。這種效應(yīng)會(huì)使機(jī)頭前部的空氣被壓縮成密度很高使機(jī)頭前部的空氣被壓縮成密度很高的的“空氣墻空氣墻”，使飛機(jī)難以逾越。產(chǎn)，使飛機(jī)難以逾越。產(chǎn)生這種現(xiàn)象時(shí)，飛機(jī)剛好接近于音速，生這種現(xiàn)象時(shí)，飛機(jī)剛好接近于音速，后來人們管這種現(xiàn)象叫后來人們管這種現(xiàn)象叫“音障音障”。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳飛機(jī) 第二次世界大戰(zhàn)期間

19、，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、螺第二次世界大戰(zhàn)期間，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳飛機(jī)的速度已經(jīng)發(fā)展到頂峰。但由于技旋槳飛機(jī)的速度已經(jīng)發(fā)展到頂峰。但由于技術(shù)上的需要，還要把速度再提高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)術(shù)上的需要，還要把速度再提高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的空戰(zhàn)主要是以機(jī)炮和機(jī)槍作為空戰(zhàn)武器，的空戰(zhàn)主要是以機(jī)炮和機(jī)槍作為空戰(zhàn)武器，誰的速度快，誰就能搶到有利空域贏得勝利。誰的速度快，誰就能搶到有利空域贏得勝利。所以當(dāng)時(shí)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師和飛行員一再努力追所以當(dāng)時(shí)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師和飛行員一再努力追求飛行速度。求飛行速度。 1947年10月14日美國著名試飛員查爾斯耶格爾駕駛X1飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了突破音障飛行什么是馬赫數(shù)？ 飛行器的飛行速度常飛行器的飛行速度常用馬赫

20、數(shù)表示，馬赫是奧用馬赫數(shù)表示，馬赫是奧地利的物理學(xué)家，為了紀(jì)地利的物理學(xué)家，為了紀(jì)念他在超音速彈丸研究作念他在超音速彈丸研究作出的貢獻(xiàn)，把飛行器的飛出的貢獻(xiàn)，把飛行器的飛行速度行速度v v與當(dāng)?shù)匾羲倥c當(dāng)?shù)匾羲賏 a之比之比值稱為值稱為馬赫數(shù)馬赫數(shù)，即：，即： 馬赫馬赫 M M v/av/a。 馬赫馬赫 (1838(18381916)1916)奧地利物理學(xué)家，心奧地利物理學(xué)家，心理學(xué)家，哲學(xué)家理學(xué)家，哲學(xué)家 。飛機(jī)飛行音波圖 當(dāng)飛機(jī)用亞音速（當(dāng)飛機(jī)用亞音速（M M0.750.75）以下的速度飛）以下的速度飛行時(shí)，在機(jī)頭前方的空氣受到的沖擊壓力不大，行時(shí)，在機(jī)頭前方的空氣受到的沖擊壓力不大，空氣微

21、團(tuán)可避讓飛行，飛機(jī)能順利飛行?？諝馕F(tuán)可避讓飛行，飛機(jī)能順利飛行。飛機(jī)飛行音波圖 若把飛機(jī)速度提高到接近音速（若把飛機(jī)速度提高到接近音速（M0.8M0.8）時(shí)，如圖中所示，）時(shí)，如圖中所示，此時(shí)飛機(jī)的迎流面對空氣的壓力加大，空氣密度即隨之增大，此時(shí)飛機(jī)的迎流面對空氣的壓力加大，空氣密度即隨之增大，飛機(jī)要消耗更多的能量推開機(jī)頭前方的高壓空氣，待飛機(jī)的速飛機(jī)要消耗更多的能量推開機(jī)頭前方的高壓空氣，待飛機(jī)的速度達(dá)到音速時(shí)，音波就不能向前傳播，產(chǎn)生很大的激波阻力，度達(dá)到音速時(shí)，音波就不能向前傳播，產(chǎn)生很大的激波阻力， “音障音障”現(xiàn)象出現(xiàn)現(xiàn)象出現(xiàn)。 飛機(jī)飛行音波圖 一旦加大飛機(jī)的動(dòng)力，改進(jìn)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)外

22、形就一旦加大飛機(jī)的動(dòng)力，改進(jìn)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)外形就可以突破可以突破“音障音障”。如圖右所示，出現(xiàn)物極必反。如圖右所示，出現(xiàn)物極必反的形勢，飛機(jī)可輕易地飛行在音波的前方。的形勢，飛機(jī)可輕易地飛行在音波的前方。SR-71高空高速偵察機(jī) 把飛機(jī)做成像炮彈一樣把飛機(jī)做成像炮彈一樣的尖錐形，就容易突破的尖錐形，就容易突破“音音障障”了。人們就根據(jù)這一想了。人們就根據(jù)這一想法先做了法先做了X X1 1的試驗(yàn)機(jī)，果的試驗(yàn)機(jī)，果然成功地突破了音障。后來然成功地突破了音障。后來就把所有的超音速飛機(jī)都做就把所有的超音速飛機(jī)都做成尖錐形的流線體機(jī)身和薄成尖錐形的流線體機(jī)身和薄形機(jī)翼，最典型的高速飛機(jī)形機(jī)翼，最典型的高速飛

23、機(jī)要數(shù)要數(shù)SRSR7171高空高速偵察機(jī)高空高速偵察機(jī)了，如圖，它能在了，如圖，它能在2400024000米的米的高空飛到馬赫數(shù)高空飛到馬赫數(shù)3.23.2的速度的速度。 二、熱障1.1.什么是熱障？什么是熱障？ 在飛機(jī)速度成功地突破在飛機(jī)速度成功地突破“音障音障”以后，以后，又在不斷地攀登新的速度高峰。當(dāng)把飛機(jī)速又在不斷地攀登新的速度高峰。當(dāng)把飛機(jī)速度提高到度提高到2 2馬赫時(shí)，又遇到了一個(gè)技術(shù)上的馬赫時(shí)，又遇到了一個(gè)技術(shù)上的大問題，也就是大問題，也就是“熱障熱障”問題。問題。 所謂所謂“熱障熱障”就是飛機(jī)在高速飛行時(shí)，就是飛機(jī)在高速飛行時(shí)，由于氣流對機(jī)身產(chǎn)生沖擊力、壓力和摩擦力由于氣流對機(jī)身

24、產(chǎn)生沖擊力、壓力和摩擦力轉(zhuǎn)換成熱能，對機(jī)身加熱所造成的轉(zhuǎn)換成熱能，對機(jī)身加熱所造成的“熱障熱障礙礙”。2.氣動(dòng)加熱問題 飛機(jī)在飛行中氣流對飛機(jī)壓力和摩擦所產(chǎn)飛機(jī)在飛行中氣流對飛機(jī)壓力和摩擦所產(chǎn)生熱量稱為生熱量稱為“氣動(dòng)加熱氣動(dòng)加熱”。飛機(jī)的飛行速度。飛機(jī)的飛行速度越高，氣流對飛機(jī)表面的加熱也就越高。當(dāng)越高，氣流對飛機(jī)表面的加熱也就越高。當(dāng)飛機(jī)飛行速度在飛機(jī)飛行速度在2馬赫時(shí)，飛機(jī)的迎流面溫升馬赫時(shí)，飛機(jī)的迎流面溫升可達(dá)可達(dá)100C。當(dāng)速度提高到。當(dāng)速度提高到2.5馬赫時(shí)，溫馬赫時(shí)，溫升能到升能到200C。若速度再提高，溫度梯度也。若速度再提高，溫度梯度也上升得更高。航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)速度上

25、升得更高。航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)速度可達(dá)可達(dá)25馬赫，此時(shí)航天飛機(jī)的迎流面溫升達(dá)馬赫，此時(shí)航天飛機(jī)的迎流面溫升達(dá)到到1400C。3.氣動(dòng)加熱對飛機(jī)的影響4.解決“熱障”問題的辦法 解決解決“熱障熱障”問題有兩種方法：問題有兩種方法：一、一、是使飛機(jī)的飛行速度不進(jìn)入是使飛機(jī)的飛行速度不進(jìn)入“熱障熱障”；二、二、是給進(jìn)入是給進(jìn)入“熱障熱障”的飛機(jī)加防熱罩。的飛機(jī)加防熱罩。 用鋁合金材料制造用鋁合金材料制造的飛機(jī)可承受的氣動(dòng)加的飛機(jī)可承受的氣動(dòng)加熱一般不超過熱一般不超過2.22.2馬赫，馬赫，所以到目前為止，世界所以到目前為止，世界上實(shí)用型的超音速飛機(jī)上實(shí)用型的超音速飛機(jī)大多數(shù)都控制在大多數(shù)都控制在

26、2.22.2馬馬赫速度以內(nèi)。這樣可以赫速度以內(nèi)。這樣可以充分發(fā)揮飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效充分發(fā)揮飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率。率。 如果把飛行速度再提高，氣動(dòng)加熱就會(huì)使飛機(jī)進(jìn)入“熱障”了。因此必須對飛機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)及材料、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力和機(jī)載設(shè)備都要作出重新設(shè)計(jì)，目前能在“熱障”條件下飛行的飛機(jī)不多。 米格米格2525是世界上飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)，由是世界上飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)，由前蘇聯(lián)在前蘇聯(lián)在6060年代中期開發(fā)的，飛行速度在年代中期開發(fā)的，飛行速度在M2.5M2.5左右，最大速度可達(dá)左右，最大速度可達(dá)M2.8M2.8，機(jī)身結(jié)構(gòu)材，機(jī)身結(jié)構(gòu)材料料80%80%為不銹鋼，為不銹鋼，8%8%為鈦合金，其余為鋁合金為鈦合金，其余為鋁合

27、金及其他材料，機(jī)載設(shè)備也比較簡單。及其他材料，機(jī)載設(shè)備也比較簡單。 美國的SR71高空高速偵察機(jī)是實(shí)用型唯一能飛行在M3以上的飛機(jī)。能在24000米的高空以M3.2的速度飛行。從飛機(jī)的外形可以清楚地看到它的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為了減小飛行中的氣動(dòng)阻力，盡量設(shè)計(jì)成流線體機(jī)身，使飛機(jī)的迎流面最大限度地減小，而且使用93%的鈦合金作飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料，等于給飛機(jī)穿了一身防高溫的鈦鎧甲，從而使飛機(jī)能在M3.2的“熱障”條件下飛行。 航天飛機(jī)及太空飛船在返加地面時(shí)由于重力作用飛行速度能達(dá)到25倍音速，隨漸落過程空氣密度逐漸增加，氣動(dòng)加熱可使航天飛機(jī)或飛船的迎流面溫度達(dá)到1400C，使用泡沫陶瓷瓦片作高溫防護(hù)層

28、，在自然界里最耐高溫的材料當(dāng)屬陶瓷了，若把陶瓷作成泡沫瓦片既耐高溫又起熱絕緣的作用，不使溫度向機(jī)艙內(nèi)傳導(dǎo)。 黑障”問題 當(dāng)飛船返回艙重返地球時(shí)（也包括航天飛機(jī)重返地當(dāng)飛船返回艙重返地球時(shí)（也包括航天飛機(jī)重返地球時(shí)），到了大氣層段，將以超高速進(jìn)入大氣層，其速度球時(shí)），到了大氣層段，將以超高速進(jìn)入大氣層，其速度可達(dá)每秒可達(dá)每秒7.57.5千米千米。以此速度飛行的返回艙對迎流面的空。以此速度飛行的返回艙對迎流面的空氣能造成強(qiáng)大的壓力。另外氣流還與艙體表面形成強(qiáng)烈的氣能造成強(qiáng)大的壓力。另外氣流還與艙體表面形成強(qiáng)烈的摩擦，因此產(chǎn)生了巨大的氣動(dòng)加熱，使艙體表面急聚升溫，摩擦，因此產(chǎn)生了巨大的氣動(dòng)加熱，使艙

29、體表面急聚升溫，溫升可達(dá)溫升可達(dá)一兩千攝氏度一兩千攝氏度，形成一個(gè)氣動(dòng)加熱的高溫層包裹，形成一個(gè)氣動(dòng)加熱的高溫層包裹著高速飛行的返回艙，貼近返回艙表面的氣體和返回艙材著高速飛行的返回艙，貼近返回艙表面的氣體和返回艙材料表面的分子被料表面的分子被分解和電離，形成一個(gè)等離子層分解和電離，形成一個(gè)等離子層。由于等。由于等離子體具有吸收和反射電磁波的能力，因此包裹返回艙的離子體具有吸收和反射電磁波的能力，因此包裹返回艙的等離子體層，實(shí)際是一個(gè)等離子等離子體層，實(shí)際是一個(gè)等離子電磁波屏壁層電磁波屏壁層。所以當(dāng)返。所以當(dāng)返回艙進(jìn)入被等離子體包裹狀態(tài)時(shí)，艙外的無線電信號(hào)進(jìn)不回艙進(jìn)入被等離子體包裹狀態(tài)時(shí)，艙外的無線電信號(hào)進(jìn)不到艙內(nèi)，艙內(nèi)的電信號(hào)也傳不到艙外，一時(shí)間，到艙內(nèi)，艙內(nèi)的電信號(hào)也傳不到艙外，一時(shí)間，艙內(nèi)外失艙內(nèi)外失去了聯(lián)系去了聯(lián)系，在技術(shù)上對這種現(xiàn)象稱之為，在技術(shù)上對這種現(xiàn)象稱之為“黑障黑障”。 關(guān)于返回艙氣動(dòng)加熱外關(guān)