地面培訓部匯報材料

飛行原理

PrinciplesofFlight

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

3.本書內(nèi)容涵蓋范圍私照PPL與商照CPL知識領域。適用于正常類與實用類飛機。涵蓋低速小型螺旋槳飛機氣動、操縱與性能。4.本書學習方法理論與實際相結(jié)合。重點在于對理論以及結(jié)論的清晰理解。不要過多的試圖探究操縱感覺和操縱細節(jié)。前言

5.本課教學對象初始培訓飛行員管制、簽派、情報專業(yè)學生其他民航相關學科學生航空愛好者前言

第一章飛機和大氣的一般介紹第二章飛機的低速空氣動力第三章螺旋槳的空氣動力第四章飛機的平衡、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力學基礎6.本課主要內(nèi)容飛機和大氣的一般介紹第一章

飛機是航空器,升空靠得是空氣動力,飛機只能在大氣層中飛行,我們要認識飛機在大氣中運動的規(guī)律,就要了解有關飛機和大氣的基本知識。

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

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

1.1.1飛機的主要組成部分及其功用五大部分：機身,機翼,尾翼,起落裝置,動力裝置。機翼機身動力裝置起落裝置尾翼

計算機—大腦；儀表—神經(jīng)；雷達、通訊設備—眼、耳。

機身（Fuselage）裝載機組、旅客、貨物和其它必須設備。將飛機的其他部分如尾翼、機翼、發(fā)動機聯(lián)結(jié)成一個整體。

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

特征參數(shù)有：機身長度Lsh、最大當量直徑Dsh及其所在軸向的相對位置。機身長細比λsh=Lsh/Dsh

駕駛艙(Cockpit)

機身（B747全貨機）

機身（B747經(jīng)濟艙）

機身（B747上層商務艙）

機身（B747豪華艙）

機身（A300Transporter）

機身（A300Transporter）

機翼（Wings）機翼產(chǎn)生升力。機翼在飛機的穩(wěn)定性和操縱性中扮演重要角色，機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。機翼還用于安裝發(fā)動機、起落架及其輪艙、油箱。

機翼的分類上單翼下單翼中單翼機翼的分類

機翼的分類單翼機、雙翼機、多翼機

上反角下反角機翼沿橫軸方向與機身關系上反角、下反角：機翼基準面和水平面的夾角。ψ-ψ機翼的分類

A380

B747機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

機翼（TB200）

機翼（B747）

機翼（B747在著陸進近中）

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

尾翼V形尾翼T形尾翼常見布局尾翼

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的升降舵組成；垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵組成。

尾翼（TB200）若水平尾翼是整體活動面，則稱全動平尾；升降舵的后緣的活動面，稱為配平片。

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

A320前起落架

B747放下起落架

起落裝置的分類起落裝置可分為前三點式、后三點式。

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）

水上飛機

起落裝置（雪上飛機）

動力裝置（PowerPlant）產(chǎn)生拉力或推力。發(fā)動機帶動的發(fā)電機為飛機用電設備提供電源，從發(fā)動機引入的熱氣流可用于座艙加溫或空調(diào)系統(tǒng)。

動力裝置的分類活塞式渦輪式渦輪噴氣式渦輪槳葉式渦輪風扇式

1.1.2飛機座艙基本儀表介紹TB20座艙儀表

小型飛機的六個基本儀表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操縱飛機的基本方法6自由度：3個空間位置，3個空間姿態(tài)3個姿態(tài)：俯仰控制：升降舵滾轉(zhuǎn)控制：副翼偏航控制：方向舵3個位置：縱向位移：油門側(cè)向位移：間接實現(xiàn)垂向位移：間接實現(xiàn)偏航控制俯仰控制滾轉(zhuǎn)控制油門控制飛機的操縱方法

飛機的姿態(tài)控制偏航控制滾轉(zhuǎn)控制俯仰控制

飛機操縱：一桿兩舵外加油門。

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

(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)、相對彎度

fmaxb×100%f=(6)、相對厚度最大厚度位置

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、對稱或接近對稱（無彎度），薄翼（厚弦比?。?，最大厚度位置靠近中間。

②機翼平面形狀

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

(2)、根梢比（或梯形比，用η表示）②機翼平面形狀

(3)、翼展（展長）L左右兩翼尖之間的距離②機翼平面形狀

(4)、展弦比(λ)=Lb平均L2S=②機翼平面形狀

b平均L=S/L=Lb平均L2S=②機翼平面形狀

展弦用比來描述機翼是粗短還是細長

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

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

1.1.5飛機的分類飛機審定（型號合格證）分類（FAACategory）:正常類Normal實用類Utility特技類Acrobatic通勤類Commuter運輸類Transport限制類Restricted限用類Limited娛樂類Provisional試驗類Experimental

正常類飛機：是指座位設置（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。實用類飛機：是指座位設置（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。特技類飛機：是指座位設置（不包括駕駛員）為9座或9座以下，最大審定起飛重量為12500lb，除了所要求的飛機試驗結(jié)果表明是必要的限制以外，在使用中不加限制的飛機。通勤類飛機：飛機是指運載旅客，座位設置（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)飛機運輸類飛機：飛機是指航線大型客機，用于定期客運或貨運航班飛行。

1.1.5飛機的分類飛行員審定（駕駛執(zhí)照）分類類別Category：定翼機Airplane和旋翼機Rotorcraft。級別Class：單發(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：飛機的具體型號

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

飛機是在大氣的海洋里航行的飛行器。飛機的空氣動力、發(fā)動機工作狀態(tài)都與大氣密切相關。1.2飛機大氣環(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%的氮氣和21%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，則可將大氣分為對流層、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，則可將大氣分為對流層、平流層、中間層、電離層(暖層)、和散逸層等五層。對流層平流層(同溫層)中間層電離層(暖層)溫度對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流層：大氣中最低的一層。對流層中氣溫隨高度增加而降低，空氣的對流運動極為明顯，對流層中集中了大氣四分之三的質(zhì)量和幾乎全部水蒸汽，是天氣變化最復雜的層次，也是對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、風切變等。低速飛行的飛機一般在這一層中飛行。

平流層：位于對流層之上，在平流層中空氣的垂直運動遠比對流層弱，水汽和塵粒含量也較少，因而氣流比較平緩、能見度佳?，F(xiàn)代噴氣旅客機一般都在平流層作巡航飛行。但平流層中空氣稀薄，飛機的穩(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，必須使用氣密增壓座艙。

民用飛機的飛行范圍僅限于對流層和平流層

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)、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）：(p)大氣壓力產(chǎn)生的原因：一是上層空氣的重力對下層空氣造成了壓力；二是空氣分子不規(guī)則的熱運動撞擊物面的結(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)則熱運動平均動能的大小。度量溫度的單位有：攝氏溫度（°C),華氏溫度（°F)和絕對溫度(°K)?？諝鉁囟仁侵缚諝獾睦錈岢潭?。

4.空氣濕度：濕度是指空氣的潮濕程度，常用相對濕度來表示。

露點溫度：當溫度降低至相對濕度為100%時的溫度。相對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。當相對濕度為100%時，說明大氣中含有的水蒸氣量已達到了最大值，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：當空氣內(nèi)部發(fā)生相對運動時，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)則運動所引起的動量交換。

相鄰兩個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。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壓力或溫度改變時，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，所以空氣動力學又稱為可壓縮的流體力學。低速飛行（M＜0.4）認為不可壓高速飛行（M＞0.4）可壓等密度還是變密度是低、高速流動的最根本的分界點

1.2.4國際標準大氣1.2.4國際標準大氣(ISA)飛行中作用在飛機上的空氣動力和發(fā)動機推力，在其它條件相同的情況下，取決于介質(zhì)(大氣)的壓強、溫度及其它物理性質(zhì)。大氣的壓強、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)不同的時間上是各不相同的。這樣一來，同一飛機在不同的時間、不同地點所進行的同一種綱目飛行的結(jié)果也就各不相同了。為了便于作性能計算，便于整理飛行試驗數(shù)據(jù)，便于同一類飛機進行性能比較，國際航空界根據(jù)多年觀測北半球中等緯度區(qū)域內(nèi)，各高度上的大氣壓強、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，制定了國際標準大氣。

1.2.4國際標準大氣所謂國際標準大氣，簡稱ISA，就是人為地規(guī)定一個不變的大氣環(huán)境，作為計算和試驗飛機的統(tǒng)一標準。其大氣參數(shù)（T、ρ、P）只隨H

變化，不隨時間、地點、季節(jié)變化。

國際標準大氣參數(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