1、航空器基礎(chǔ)知識,李博,航空器的分類 飛行基本原理 航空器動力系統(tǒng) 航空器主要結(jié)構(gòu) 航空器主要系統(tǒng),航空器分類,飛行器的分類: 飛行器可分為航天器和航空器。 航天器：在稠密大氣層以外飛行的飛行器,航空器分類,飛行器的分類: 飛行器可分為航天器和航空器。 航空器：在稠密大氣層以內(nèi)飛行的飛行器,航空器分類,航空器分類,航空器分類,航空器分類,飛機的分類：按用途分類，可分為軍用和民用。,航空器分類,民用 按航程遠近分為遠程、中程和近程三類，分別用于國際、國內(nèi)干線和國內(nèi)支線。按國際上通常的標準，飛行航程在3000公里以下者為短程客機，3000至8000公里為中程客機，在8000公里以上為遠程客機。 民用

2、客機按飛機機體寬窄也可分為寬體客機和窄體客機。一般對機身直徑在3.75m以上、機內(nèi)有兩條通道的客機稱為寬體客機；直徑在3.75m以內(nèi)、機內(nèi)只有一條通道的稱為窄體客機。 按飛行航線分類一般是把民用客機分為干線客機和支線客機。干線客機是指使用于國際航線和國內(nèi)主要城市之間主干航線上的客機；而支線客機是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。,飛行基本原理,一、飛機升力的產(chǎn)生 二、飛機飛行的控制 三、飛機的飛行過程,1、伯努力定律 在一定的條件，流體在流動時它們的總能量不變，當流體的流動速度增大時，它的動能就增大，而這部分增加的動能來自于流體靜止能量的減少，也就是流體的靜壓強的減少，反之，如果

3、流速減少則靜壓強加大。,一、飛機升力的產(chǎn)生,2、機翼上的升力,一、飛機升力的產(chǎn)生,3、飛機上作用的力,一、飛機升力的產(chǎn)生,1、飛機平衡,二、飛機飛行的控制,2、飛機的穩(wěn)定性 在飛行中的大部分時間內(nèi)我們希望飛機保持穩(wěn)定的飛行，方向不變，速度均勻，當有外來力干擾時飛機能自動恢復原來的姿態(tài)，這種性能叫做飛機的穩(wěn)定性。 縱向穩(wěn)定性：飛機繞橫軸的穩(wěn)定性。 方向穩(wěn)定性：飛機繞立軸的穩(wěn)定性。 側(cè)向穩(wěn)定性：飛機繞縱軸的穩(wěn)定性。,二、飛機飛行的控制,3、飛機的操作性 飛機對操縱的反應，稱做飛機的操縱性。要使飛機按照人 的意愿飛行就必須保證在3個軸方向上的運動是可操縱的。實際 上，飛機通過3 個主操作面：升降舵、

4、方向舵和副翼對繞3 個軸 的運動進行操縱。,二、飛機飛行的控制,二、飛機飛行的控制,（1）俯仰操縱或縱向操縱是通過升降舵進行的。,二、飛機飛行的控制,（2）方向操縱由改變方向舵的偏轉(zhuǎn)角實現(xiàn)。,二、飛機飛行的控制,（3）傾側(cè)操縱是指飛機繞縱軸的橫向滾動，它是由操縱副翼實 現(xiàn)的。,二、飛機飛行的控制,1、起飛階段 飛機起飛是一個直線加速運動，是飛機功率最大和駕駛員操作最繁忙的時候，它分為兩個階段，飛機首先以最大功率在地面滑跑，速度繼續(xù)增加到一定數(shù)值時，機翼的升力和重量大致相等，駕駛員拉桿向后，飛機繞橫軸轉(zhuǎn)動，抬起機頭，前輪離地，這個速度稱為抬前輪速度。這時飛機開始升空，起飛的第一階段滑跑完成。轉(zhuǎn)人

5、第二階段，加速爬升階段。飛機飛到規(guī)定的高度，起飛階段結(jié)束，從啟動到飛越35 m高度的地面距離稱為起飛距離，起飛距離越短越好。 決斷速度V1,三、飛機飛行的過程,2、爬升階段 3、巡航階段 飛機達到預定高度后，保持水平等速飛行狀態(tài)，這時如果沒有天氣變化的影響，駕駛員可以按照選定的速度和姿態(tài)穩(wěn)定飛行，飛機幾乎不需要操縱。 4、下降階段 在降落前半小時或更短的飛行距離時駕駛員開始逐漸降低高度，到達機場的空域上空。,三、飛機飛行的過程,5、進近和著陸階段 進近也叫進場，指飛機在機場上空由地面管制人員指揮對準跑道下降的階段。這個階段飛機需要按規(guī)則繞機場飛行后直接對準跑道，飛機減速，放下襟翼和起落架。當飛

6、機下滑到離地面78 m高度時，駕駛員要把機頭拉起，到1 m左右高度時使飛機拉平，飛機平行地面下降，一般稱為平飄。飛機兩個主輪平衡著地，飛機前輪仍然離地，以大迎角滑跑一段距離以增加阻力，然后前推駕駛桿使前輪著地，這時使用剎車，和反推裝置（噴氣飛機）或反槳裝置（螺旋槳飛機）使飛機盡快把速度減低，滑出跑道，進入滑行道。,三、飛機飛行的過程,航空器動力系統(tǒng),一、 概述 二、 航空發(fā)動機分類 三、 活塞式航空發(fā)動機 四、 空氣噴氣發(fā)動機,一、概述,為航空器提供動力，推動航空器前進的裝置稱為動力系統(tǒng)。它包括發(fā)動機和保證發(fā)動機正常工作的輔助系統(tǒng)?？梢院喎Q為發(fā)動機。 發(fā)動機是航空器的動力源，它的性能對航空器的

7、性能有極重要的影響。故而被人們稱為航空器的心臟。 對于從事航空器滅火與救援的專業(yè)人員而言，發(fā)動機又是一個潛在的危險源，在航空器事故中極易引起火災甚至是爆炸。,二、航空發(fā)動機分類,航空發(fā)動機,活塞式發(fā)動機,空氣噴氣發(fā)動機,有壓氣機,渦輪噴氣 渦輪風扇 渦輪螺漿 渦輪軸,無壓氣機,沖壓噴氣,脈動噴氣,（一）產(chǎn)生推力的原理 （二）發(fā)動機主要機件和工作原理 1.氣缸 2.活塞 3.進氣門 4.進氣閥 5.排氣門 6.排氣閥 7.連桿 8.曲軸,三、活塞式航空發(fā)動機,活塞式發(fā)動機工作狀態(tài) 如圖所示：活塞式航空發(fā)動機與汽車發(fā)動機的工作原理相同。它是利用汽 油與空氣混合，在密閉容器（氣缸）內(nèi)燃燒膨漲做功將熱

8、能轉(zhuǎn)變成機械 能機械。活塞式發(fā)動機主要由氣缸活塞連桿曲軸氣門機構(gòu)等部件 組成。氣缸是汽油和空氣的混合氣體進行燃燒釋放熱能，并將熱能轉(zhuǎn)變成 機械能的地方。發(fā)動機經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程的循環(huán)來不 斷的產(chǎn)生動力。,三、活塞式航空發(fā)動機,（三）發(fā)動機輔助系統(tǒng) 1、燃料系統(tǒng)：由燃料泵、氣化器或燃料噴射 裝置等組成。 2、點火系統(tǒng)：由磁電機產(chǎn)生的高壓電在規(guī)定的 時間產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的燃 料-空氣混合氣體點燃。,三、活塞式航空發(fā)動機,3、滑油系統(tǒng)：由滑油泵將潤滑油輸送到滑動運 動面之間和軸承中以減輕機件磨 損。 4、冷卻系統(tǒng)：航空活塞式發(fā)動機有兩種冷卻形 式：氣冷式和液冷式,三、活塞式航空發(fā)

9、動機,根據(jù)氣缸在發(fā)動機上安排形式的不同，活塞式發(fā)動機可分 為“星型”發(fā)動機和“V型”發(fā)動機?！靶切汀卑l(fā)動機一般 為氣冷式，而“V型”發(fā)動機一般為水冷式。,三、活塞式航空發(fā)動機,5、啟動系統(tǒng)：將發(fā)動機發(fā)動起來，須借助外界 動力，常用的有兩種方式：將壓縮空氣送入 氣缸推動活塞使曲軸轉(zhuǎn)動；用電動機帶動曲 軸轉(zhuǎn)動使發(fā)動機啟動。 6、定時系統(tǒng)是由曲軸帶動凸輪盤推動推桿和搖 臂，定時將進氣門和排氣門開啟和關(guān)閉的機 構(gòu)。,三、活塞式航空發(fā)動機,（四）航空活塞發(fā)動機主要性能參數(shù) 1、發(fā)動機功率：發(fā)動機可用于驅(qū)動螺旋槳的功率稱 為有效功率。航空活塞式發(fā)動機的功率小發(fā)動機 約為200千瓦，大的約為3500千瓦。

10、2、燃料消耗率：燃料消耗率簡稱耗油率，是衡量發(fā) 動機經(jīng)濟性的一項指標，以每千瓦功率在1小時所 消耗的燃料質(zhì)量表示，單位為kg/(kWh)。先進 的活塞發(fā)動機其耗油率在0.28kg/(kWh)或 0.21kg/(hph)。,三、活塞式航空發(fā)動機,3、加速性能：加速性是發(fā)動機從最小轉(zhuǎn)速到最 大轉(zhuǎn)速所需的時間，愈短愈好。良好的加速 性可提高飛機機動 性能。 此外，航空活塞式發(fā)動機還要求具有良好的 維護性、 高可靠性、長壽命、小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量 和迎風面積。,三、活塞式航空發(fā)動機,推力的產(chǎn)生： 噴氣發(fā)動機靠直接反作用力產(chǎn)生推力。低速流入發(fā) 動機的工質(zhì)（空氣和燃料）經(jīng)燃燒后以高速噴出；工質(zhì) 的加速意味著發(fā)動機

11、給予它向后的推力，工質(zhì)必將給發(fā) 動機施加向前的反作用力，這就產(chǎn)生推力。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（一）渦輪噴氣發(fā)動機 1、主要部件和工作原理 主要部件： 渦輪噴氣式發(fā)動機由進氣道、壓氣 機、燃燒室、渦輪和尾噴管五部分 組成。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,工作原理： 當空氣由進氣道進入發(fā)動機后，空氣流速降低，壓力升高（速度能轉(zhuǎn)化為壓力能），再經(jīng)過壓氣機，將空氣壓力再提高幾倍到數(shù)十倍，隨即進入燃燒室，與噴嘴噴出的燃料摻混，經(jīng)點火燃燒，燃料的化學能轉(zhuǎn)換為熱能。高溫氣體膨脹驅(qū)動渦輪工作，高速旋轉(zhuǎn)的渦輪帶動壓氣機工作。經(jīng)過渦輪后的燃氣通過噴管以高速向后噴射而產(chǎn)生推力。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,2、發(fā)動機性能參數(shù)

12、（1）推力：作用于發(fā)動機內(nèi)外表面上壓力的合 力 （2）單位推力：每單位流量的空氣進入發(fā)動機所產(chǎn) 生的推力 （3）推重比：發(fā)動機推力（地面最大工作狀態(tài)下） 和其結(jié)構(gòu)重量之比 （4）單位耗油率：產(chǎn)生一單位的推力（1N）每小時 所消耗的燃料,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（5）單位迎風面積推力：發(fā)動機推力和其最大 迎風面積之比 （6）噪聲和排氣污染：噴氣發(fā)動機的噪聲主要 來自壓氣機、風扇、渦輪和噴流。在離聲 源1.5m處，噴氣發(fā)動機的噪聲約為130dB- 150dB。發(fā)動機排出氣體含有一氧化碳、氮 氧化物、碳氫化合物等，這些氣體對環(huán)境 都有一定的污染,四、 空氣噴氣發(fā)動機,3、渦輪噴氣發(fā)動機各部件工作原理

13、（1）進氣道：引入空氣調(diào)整氣流方向和速度，穩(wěn)定流場，提供 適合壓氣機工作的氣流，即將氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)?壓力勢能，然后進入壓氣機。 大型客機，裝有多臺發(fā)動機，發(fā)動機裝在短艙內(nèi)，形成短艙正面進氣,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（2）壓氣機：對進氣道進入的氣流減速增壓，為燃燒室提供 含氧量高（體積含量）的氣流，并抵抗燃燒室 由于燃燒產(chǎn)生的高壓。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（3）燃燒室：燃料與高壓氣體混合燃燒的場所。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,渦流器的旋轉(zhuǎn)使噴嘴噴出的燃料氣體軸向流速降低，形成一個低壓回流區(qū)（藍色區(qū)域），從而使火焰在這個回流區(qū)中穩(wěn)定燃燒。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（4）渦輪：把熱能轉(zhuǎn)化為機械能帶動壓氣機

14、和其他輔 件工作。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（5）尾噴管：整理燃燒后的紊亂氣流減壓、增速，高 速噴出產(chǎn)生推力。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（6）反推力裝置：現(xiàn)代大型客機的質(zhì)量大，著陸時速度大，單 靠剎車裝置仍需要很長的滑跑距離，為了縮 短滑跑距離，必須采用更有效的減速裝置， 反推力裝置就是其中之一。它裝在噴管上， 用來改變推力的方向。使飛機迅速減速，以 縮短滑跑距離。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,4、渦輪噴氣發(fā)動機的輔助系統(tǒng) （1）啟動系統(tǒng)：發(fā)動機沒有工作時，燃燒室內(nèi)氣體 壓力低，要依靠其他動力（稱為啟 動機）來驅(qū)動核心發(fā)動機，使其進 入工作狀態(tài)。大多數(shù)民用飛機，都 應用壓縮空氣來啟動。 （2）燃油系統(tǒng)：

15、根據(jù)發(fā)動機不同工作狀態(tài)的要求供 給合適的油量，以保證發(fā)動機啟動、 加速以及穩(wěn)定燃燒。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（3）滑油系統(tǒng)：將具有一定壓力的滑油輸送到軸承和齒輪工作 地點，減小摩擦和冷卻機件。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（4）防冰系統(tǒng)：飛機在通過含有水滴的云層或含有大量霧滴的 地面空氣且氣溫接近冰點時，在進氣道前或管 道中會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。這會影響進入發(fā)動機的 空氣流量而使發(fā)動機性能惡化，嚴重時吸入冰 塊，打壞壓氣機葉片，發(fā)生事故。因此，在進 氣道整流罩的內(nèi)部和壓氣機進口導流葉片引入 從壓氣機后幾級出來的高溫氣體，以防結(jié)冰。,（5）防火系統(tǒng)：所有渦輪噴氣發(fā)動機及其附件都有著火的可能， 因此需要有預警

16、裝置。為防止火災隱患，滑油 和燃油管放在壓氣機周圍（發(fā)動機冷端），中 間有防火隔板與燃燒室隔開。燃燒室和渦輪 （發(fā)動機熱端）的外圍要通風良好。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（6）發(fā)動機安裝,5、渦輪噴氣發(fā)動機的工作狀態(tài) （1）起飛狀態(tài) （2）最大狀態(tài) （3）巡航狀態(tài) （4）慢車狀態(tài),四、 空氣噴氣發(fā)動機,（二）渦輪風扇噴氣（簡稱渦扇）發(fā)動機 由于渦輪噴氣發(fā)動機的推進效率低，能量損失大，耗油率高，因此，為提高推進效率，在帶動壓氣機的渦輪之后，又加一個渦輪，用來帶動對內(nèi)外涵道氣體同時進行增壓的壓氣機（通常叫做風扇）。這樣的發(fā)動機，就叫做渦輪風扇發(fā)動機。 流入渦輪風扇發(fā)動機的空氣在風扇中增壓后，一部分由燃

17、氣發(fā)生器中流過，稱為內(nèi)涵氣流；一部分由圍繞燃氣發(fā)生器外殼的外涵中流過，稱為外涵氣流， 發(fā)動機推力由內(nèi)外涵氣流分別產(chǎn)生的推力組成。渦扇發(fā)動機具有耗油率低起飛推力大噪音低迎風面積大等特點，在現(xiàn)代飛機上得到廣泛的應用。,四、 空氣噴氣發(fā)動機,渦輪風扇噴氣發(fā)動機在帶動壓氣機的渦輪之后，又裝上另一個 渦輪去帶動一個風扇（即低壓壓氣機），由此可提高燃料使用 效率，減小噪聲，獲得較大加力比。 涵道比：經(jīng)壓縮的空氣分成兩股分別由內(nèi)外涵道流過發(fā)動機， 外涵內(nèi)涵空氣流量之比稱為流量比或涵道比,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（三）渦輪螺槳發(fā)動機 1、定軸式 2、自由渦輪式,四、 空氣噴氣發(fā)動機,（四）渦輪軸（渦軸）發(fā)動機,

18、四、 空氣噴氣發(fā)動機,航空器主要結(jié)構(gòu),一、機身 二、機翼和尾翼 三、起落架,一、機身,機身是飛機的主體部分，現(xiàn)代民航機的絕大部分的機身是筒狀的，主要功用是裝載乘員和貨物、安置各種系統(tǒng)設(shè)備、連接機翼和尾翼等部件、固定動力裝置和起落架。,一、機身,機身是飛機的主體部分，現(xiàn)代民航機的絕大部分的機身是筒狀的，主要功用是裝載乘員和貨物、安置各種系統(tǒng)設(shè)備、連接機翼和尾翼等部件、固定動力裝置和起落架。,二、機翼和尾翼,1、機翼 機翼是飛機升力的主要來源，也是油箱和起落架的安裝位置。 機翼分為四個部分：翼根、翼尖、前緣、后緣,二、機翼和尾翼,機翼的安裝形式,二、機翼和尾翼,機翼的安裝角：機翼裝在機身上的角度，

19、稱為安裝角，是機翼 與水平線的角度。,二、機翼和尾翼,機翼的前緣和后緣安裝了很多改善和控制飛機氣動力性能 的裝置，主要包括：副翼、襟翼、縫翼、擾流板。 副翼：裝在機翼后緣的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，它可以上下翻轉(zhuǎn)，用 來操縱飛機的側(cè)傾。 襟翼：裝在機翼后緣的內(nèi)側(cè)，它可以向外、向下伸出，改 變機翼的大小和形狀。在起飛時襟翼伸出的較小， 這樣倆增加機翼的升力，縮短起飛距離；在降落時 襟翼伸出的較多，使升力和阻力同時增加，以利于 降低著陸速度，縮短著陸距離。 縫翼：裝在機翼的前緣,當它向前移動時在機翼的前部出現(xiàn) 一道縫隙,增加了流過機翼上表面的氣流,增加了機 翼上的升力,提高著陸性能,二、機翼和尾翼,擾流板:是絞

20、接在翼面上表面的板,當它向上打開時,增加 機翼的阻力,同時減少升力,使飛機能在空中迅速 降低速度,在地面是飛機壓緊地面,以空氣動力制 動飛機,縮短著陸時的滑跑距離。,二、機翼和尾翼,2、尾翼 尾翼是飛機尾部的水平尾翼和垂直尾翼的統(tǒng)稱,它的作用是保證飛機3個軸的方向穩(wěn)定性和操縱性。,三、起落架,起落架的作用是在地面上支撐飛機并保證飛機在起飛、滑 跑和在地面上移動的運動功能。 現(xiàn)代飛機的起落架一般包括起落架艙、制動裝置、減震裝 置、收放裝置。 起落架的配置可分為前三點式和后三點式。,三、起落架,在大中型航線飛機 上，由于飛機起飛 重量大，普遍使用支 柱式多輪起落架。,三、起落架,飛機的地面制動裝置

21、是剎車，剎車盤裝在主起落架機輪的輪轂內(nèi)。,航空器主要系統(tǒng),一、儀表系統(tǒng) 二、電氣系統(tǒng) 三、液壓、氣壓系統(tǒng) 四、座艙環(huán)境控制系統(tǒng) 五、燃油系統(tǒng),一、儀表系統(tǒng),飛機的電子儀表系統(tǒng)是飛機感知外部情況和控制飛行狀態(tài)的核心，它相當于飛機的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，對于保障飛行安全、改善飛行性能起著關(guān)鍵作用。 飛機的電子儀表系統(tǒng)可以分為：通信系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、飛行控制儀表系統(tǒng)。,一、儀表系統(tǒng),1、通信系統(tǒng)：分為甚高頻通信系統(tǒng)、高頻通信系統(tǒng) 選擇呼叫系統(tǒng)和音頻系統(tǒng) （1）甚高頻通信系統(tǒng)（VHF） 使用甚高頻無線電波。主要用于起飛、降落時 或通過控制空域時機組人員和地面人員的雙向 語音通信。 （2）高頻通信系統(tǒng)（HF）

22、是遠距離通信系統(tǒng)。通信距離可達數(shù)千公里， 用于飛行中保持與基地和遠方航站的聯(lián)絡(luò)。,一、儀表系統(tǒng),（3）選擇呼叫系統(tǒng)（SELCAL） 它的作用是用于地面呼叫一架飛機時，飛機上 的選擇呼叫系統(tǒng)以燈光和音響通知機組有人呼 叫，從而進行聯(lián)絡(luò)。 （4）音頻綜合系統(tǒng)（AIS） 包括飛行內(nèi)話系統(tǒng)、勤務(wù)內(nèi)話系統(tǒng)、客艙廣播 及娛樂系統(tǒng)、呼喚系統(tǒng)。,一、儀表系統(tǒng),2、導航系統(tǒng) 導航是指飛機按照預定的航線，準確到達預定位置，完成航行任務(wù)的方法。 在民航飛機上廣義導航設(shè)備包括：羅盤系統(tǒng)、甚高頻全向信標系統(tǒng)、儀表著陸系統(tǒng)、無線電高度表、測距機、氣象雷達及慣性基準系統(tǒng)。,3、飛行控制儀表系統(tǒng) 飛機的控制儀表設(shè)備提供飛機的各種信息和數(shù)據(jù)，使駕駛員及時了解飛行情況，對飛機進行控制，從而完成飛行任務(wù)。主要包括：大氣數(shù)據(jù)儀表、姿態(tài)指引儀表。 4、電子綜合儀表 主要包括電子飛行儀表系統(tǒng)（EFIS）、發(fā)動機指示與機組警告系統(tǒng)（EICAS）,一、儀表系統(tǒng),5、飛機的自動駕駛和自動駕駛儀,一、儀表系統(tǒng),自動駕駛儀主要包括：自動駕駛儀指引系統(tǒng)、推力管 理系統(tǒng)、偏航阻尼系統(tǒng)、自 動安定面配平系統(tǒng),6、綜合電子控制設(shè)備 主要包括飛行管理計算機系統(tǒng)、飛行信息記錄系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)總線、近地警告系統(tǒng)、空中警告及避撞系統(tǒng)、電傳操縱,一、儀