1、航空器基础知识航空器基础知识李博李博航空器的分类航空器的分类飞行基本原理飞行基本原理航空器动力系统航空器动力系统航空器主要结构航空器主要结构航空器主要系统航空器主要系统航空器分类航空器分类飞行器的分类:飞行器可分为航天器和航空器。航天器：在稠密大气层以外飞行的飞行器 航空器分类航空器分类飞行器的分类:飞行器可分为航天器和航空器。航空器：在稠密大气层以内飞行的飞行器 航空器分类航空器分类 航空器分类航空器分类航空器分类航空器分类 ()球 形自 由 气 球非 球 形非 动 力 驱 动:气 球球 形系 留 气 球比 空 气 轻非 球 形刚 性动 力 驱 动:飞 艇半 刚 性非 刚 性滑 翔 机非 动
2、 力 驱 动航 空 器风 筝陆 上 飞 机飞 机固 定 翼水 上 飞 机水 陆 两 用比 空 气 重旋 翼 机动 力 驱 动旋 翼 航 空 器直 升 机扑 翼 机航空器分类航空器分类 飞机的分类：按用途分类，可分为军用和民用。航空器分类航空器分类 民用 按航程远近分为远程远程、中程中程和近程近程三类，分别用于国际、国内干线和国内支线。按国际上通常的标准，飞行航程在3000公里以下者为短程客机，3000至8000公里为中程客机，在8000公里以上为远程客机。民用客机按飞机机体宽窄也可分为宽体客机宽体客机和窄体客机窄体客机。一般对机身直径在3.75m以上、机内有两条通道的客机称为宽体客机；直径在3
3、.75m以内、机内只有一条通道的称为窄体客机。按飞行航线分类一般是把民用客机分为干线客机和支线客机。干线客机干线客机是指使用于国际航线和国内主要城市之间主干航线上的客机；而支线客机支线客机是用于大城市和中小城市之间在一定区域内飞行的客机。飞行基本原理飞行基本原理一、飞机升力的产生一、飞机升力的产生二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制 三、飞机的飞行过程三、飞机的飞行过程1、伯努力定律 在一定的条件，流体在流动时它们的总能量不变，当流体的流动速度增大时，它的动能就增大，而这部分增加的动能来自于流体静止能量的减少，也就是流体的静压强的减少，反之，如果流速减少则静压强加大。一、飞机升力的产生一、飞机
4、升力的产生2、机翼上的升力一、飞机升力的产生一、飞机升力的产生3、飞机上作用的力一、飞机升力的产生一、飞机升力的产生1、飞机平衡二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制2、飞机的稳定性 在飞行中的大部分时间内我们希望飞机保持稳定的飞行，方向不变，速度均匀，当有外来力干扰时飞机能自动恢复原来的姿态，这种性能叫做飞机的稳定性。纵向稳定性：飞机绕横轴的稳定性。方向稳定性：飞机绕立轴的稳定性。侧向稳定性：飞机绕纵轴的稳定性。二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制3、飞机的操作性 飞机对操纵的反应，称做飞机的操纵性。要使飞机按照人的意愿飞行就必须保证在3个轴方向上的运动是可操纵的。实际上，飞机通过3 个主操作
5、面：升降舵、方向舵和副翼对绕3 个轴的运动进行操纵。二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制（1）俯仰操纵或纵向操纵是通过升降舵进行的。二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制（2）方向操纵由改变方向舵的偏转角实现。二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制（3）倾侧操纵是指飞机绕纵轴的横向滚动，它是由操纵副翼实 现的。二、飞机飞行的控制二、飞机飞行的控制1、起飞阶段 飞机起飞是一个直线加速运动，是飞机功率最大和驾驶员操作最繁忙的时候，它分为两个阶段，飞机首先以最大功率在地面滑跑，速度继续增加到一定数值时，机翼的升力和重量大致相等，驾驶员拉杆向后，飞机绕横轴转动，抬起机头
6、，前轮离地，这个速度称为抬前轮速度。这时飞机开始升空，起飞的第一阶段滑跑完成。转人第二阶段，加速爬升阶段。飞机飞到规定的高度，起飞阶段结束，从启动到飞越35 m高度的地面距离称为起飞距离，起飞距离越短越好。决断速度V1 三、飞机飞行的过程三、飞机飞行的过程2、爬升阶段3、巡航阶段 飞机达到预定高度后，保持水平等速飞行状态，这时如果没有天气变化的影响，驾驶员可以按照选定的速度和姿态稳定飞行，飞机几乎不需要操纵。4、下降阶段 在降落前半小时或更短的飞行距离时驾驶员开始逐渐降低高度，到达机场的空域上空。三、飞机飞行的过程三、飞机飞行的过程5、进近和着陆阶段 进近也叫进场，指飞机在机场上空由地面管制人
7、员指挥对准跑道下降的阶段。这个阶段飞机需要按规则绕机场飞行后直接对准跑道，飞机减速，放下襟翼和起落架。当飞机下滑到离地面78 m高度时，驾驶员要把机头拉起，到1 m左右高度时使飞机拉平，飞机平行地面下降，一般称为平飘。飞机两个主轮平衡着地，飞机前轮仍然离地，以大迎角滑跑一段距离以增加阻力，然后前推驾驶杆使前轮着地，这时使用刹车，和反推装置（喷气飞机）或反桨装置（螺旋桨飞机）使飞机尽快把速度减低，滑出跑道，进入滑行道。三、飞机飞行的过程三、飞机飞行的过程航空器动力系统航空器动力系统一、一、概述概述二、二、航空发动机分类航空发动机分类三、三、活塞式航空发动机活塞式航空发动机四、四、空气喷气发动机空
8、气喷气发动机一、概述一、概述 为航空器提供动力，推动航空器前进的装置称为动力系统。它包括发动机和保证发动机正常工作的辅助系统。可以简称为发动机。发动机是航空器的动力源，它的性能对航空器的性能有极重要的影响。故而被人们称为航空器的心脏。对于从事航空器灭火与救援的专业人员而言，发动机又是一个潜在的危险源，在航空器事故中极易引起火灾甚至是爆炸。二、航空发动机分类二、航空发动机分类航空发动机活塞式发动机空气喷气发动机有压气机涡轮喷气涡轮风扇涡轮螺浆涡轮轴无压气机冲压喷气脉动喷气（一）产生推力的原理（一）产生推力的原理（二）发动机主要机件和工作原理（二）发动机主要机件和工作原理 1.气缸气缸 2.活塞活
9、塞 3.进气门进气门 4.进气阀进气阀 5.排气门排气门 6.排气阀排气阀 7.连杆连杆 8.曲轴曲轴 三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机活塞式发动机工作状态如图所示：活塞式航空发动机与汽车发动机的工作原理相同。它是利用汽油与空气混合，在密闭容器（气缸）内燃烧膨涨做功将热能转变成机械能机械。活塞式发动机主要由气缸活塞连杆曲轴气门机构等部件组成。气缸是汽油和空气的混合气体进行燃烧释放热能，并将热能转变成机械能的地方。发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程的循环来不断的产生动力。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机（三）发动机辅助系统 1、燃料系统：由燃料泵、气化器或燃料喷射 装置等组
10、成。2、点火系统：由磁电机产生的高压电在规定的 时间产生电火花，将气缸内的燃 料-空气混合气体点燃。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机 3、滑油系统：由滑油泵将润滑油输送到滑动运 动面之间和轴承中以减轻机件磨 损。4、冷却系统：航空活塞式发动机有两种冷却形 式：气冷式和液冷式 三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机 根据气缸在发动机上安排形式的不同，活塞式发动机可分为“星型”发动机和“V型”发动机。“星型”发动机一般为气冷式，而“V型”发动机一般为水冷式。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机5、启动系统：将发动机发动起来，须借助外界 动力，常用的有两种方式：将压缩空气送入 气缸推动
11、活塞使曲轴转动；用电动机带动曲 轴转动使发动机启动。6、定时系统是由曲轴带动凸轮盘推动推杆和摇 臂，定时将进气门和排气门开启和关闭的机 构。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机（四）航空活塞发动机主要性能参数1、发动机功率：发动机可用于驱动螺旋桨的功率称 为有效功率。航空活塞式发动机的功率小发动机 约为200千瓦，大的约为3500千瓦。2、燃料消耗率：燃料消耗率简称耗油率，是衡量发 动机经济性的一项指标，以每千瓦功率在1小时所 消耗的燃料质量表示，单位为kg/(kWh)。先进 的活塞发动机其耗油率在0.28kg/(kWh)或 0.21kg/(hph)。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动
12、机 3、加速性能：加速性是发动机从最小转速到最 大转速所需的时间，愈短愈好。良好的加速 性可提高飞机机动 性能。此外，航空活塞式发动机还要求具有良好的 维护性、高可靠性、长寿命、小的结构质量 和迎风面积。三、活塞式航空发动机三、活塞式航空发动机推力的产生：喷气发动机靠直接反作用力产生推力。低速流入发动机的工质（空气和燃料）经燃烧后以高速喷出；工质的加速意味着发动机给予它向后的推力，工质必将给发动机施加向前的反作用力，这就产生推力。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（一）涡轮喷气发动机 1、主要部件和工作原理 主要部件：涡轮喷气式发动机由进气道、压气 机、燃烧室、涡轮和尾喷管五部分 组成。四、
13、四、空气喷气发动机空气喷气发动机工作原理：当空气由进气道进入发动机后，空气流速降低，压力升高（速度能转化为压力能），再经过压气机，将空气压力再提高几倍到数十倍，随即进入燃烧室，与喷嘴喷出的燃料掺混，经点火燃烧，燃料的化学能转换为热能。高温气体膨胀驱动涡轮工作，高速旋转的涡轮带动压气机工作。经过涡轮后的燃气通过喷管以高速向后喷射而产生推力。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机2、发动机性能参数（1）推力：作用于发动机内外表面上压力的合 力（2）单位推力：每单位流量的空气进入发动机所产 生的推力（3）推重比：发动机推力（地面最大工作状态下）和其结构重量之比（4）单位耗油率：产生一单位的推力（1N）
14、每小时 所消耗的燃料四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（5）单位迎风面积推力：发动机推力和其最大 迎风面积之比（6）噪声和排气污染：喷气发动机的噪声主要 来自压气机、风扇、涡轮和喷流。在离声 源1.5m处，喷气发动机的噪声约为130dB-150dB。发动机排出气体含有一氧化碳、氮 氧化物、碳氢化合物等，这些气体对环境 都有一定的污染四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机3、涡轮喷气发动机各部件工作原理（1）进气道：引入空气调整气流方向和速度，稳定流场，提供 适合压气机工作的气流，即将气流的动能转变为 压力势能，然后进入压气机。大型客机，装有多台发动机，发动机装在短舱内，形成短舱正面进气 四、四
15、、空气喷气发动机空气喷气发动机（2）压气机：对进气道进入的气流减速增压，为燃烧室提供 含氧量高（体积含量）的气流，并抵抗燃烧室 由于燃烧产生的高压。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（3）燃烧室：燃料与高压气体混合燃烧的场所。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机 涡流器的旋转使喷嘴喷出的燃料气体轴向流速降低，形成一个低压回流区（蓝色区域），从而使火焰在这个回流区中稳定燃烧。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（4）涡轮：把热能转化为机械能带动压气机和其他辅 件工作。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（5）尾喷管：整理燃烧后的紊乱气流减压、增速，高 速喷出产生推力。四、四、空气喷气发动机空气
16、喷气发动机（6）反推力装置：现代大型客机的质量大，着陆时速度大，单 靠刹车装置仍需要很长的滑跑距离，为了缩 短滑跑距离，必须采用更有效的减速装置，反推力装置就是其中之一。它装在喷管上，用来改变推力的方向。使飞机迅速减速，以 缩短滑跑距离。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机4、涡轮喷气发动机的辅助系统（1）启动系统：发动机没有工作时，燃烧室内气体 压力低，要依靠其他动力（称为启 动机）来驱动核心发动机，使其进 入工作状态。大多数民用飞机，都 应用压缩空气来启动。（2）燃油系统：根据发动机不同工作状态的要求供 给合适的油量，以保证发动机启动、加速以及稳定燃烧。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机
17、 （3）滑油系统：将具有一定压力的滑油输送到轴承和齿轮工作 地点，减小摩擦和冷却机件。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机 （4）防冰系统：飞机在通过含有水滴的云层或含有大量雾滴的 地面空气且气温接近冰点时，在进气道前或管 道中会出现结冰现象。这会影响进入发动机的 空气流量而使发动机性能恶化，严重时吸入冰 块，打坏压气机叶片，发生事故。因此，在进 气道整流罩的内部和压气机进口导流叶片引入 从压气机后几级出来的高温气体，以防结冰。（5）防火系统：所有涡轮喷气发动机及其附件都有着火的可能，因此需要有预警装置。为防止火灾隐患，滑油 和燃油管放在压气机周围（发动机冷端），中 间有防火隔板与燃烧室隔开。
18、燃烧室和涡轮 （发动机热端）的外围要通风良好。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（6）发动机安装5、涡轮喷气发动机的工作状态 （1）起飞状态 （2）最大状态 （3）巡航状态 （4）慢车状态四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（二）涡轮风扇喷气（简称涡扇）发动机 由于涡轮喷气发动机的推进效率低，能量损失大，耗油率高，因此，为提高推进效率，在带动压气机的涡轮之后，又加一个涡轮，用来带动对内外涵道气体同时进行增压的压气机（通常叫做风扇）。这样的发动机，就叫做涡轮风扇发动机。流入涡轮风扇发动机的空气在风扇中增压后，一部分由燃气发生器中流过，称为内涵气流；一部分由围绕燃气发生器外壳的外涵中流过，称为外
19、涵气流，发动机推力由内外涵气流分别产生的推力组成。涡扇发动机具有耗油率低起飞推力大噪音低迎风面积大等特点，在现代飞机上得到广泛的应用。四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机涡轮风扇喷气发动机在带动压气机的涡轮之后，又装上另一个涡轮去带动一个风扇（即低压压气机），由此可提高燃料使用效率，减小噪声，获得较大加力比。涵道比：经压缩的空气分成两股分别由内外涵道流过发动机，外涵内涵空气流量之比称为流量比或涵道比四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（三）涡轮螺桨发动机 1、定轴式2、自由涡轮式四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机（四）涡轮轴（涡轴）发动机四、四、空气喷气发动机空气喷气发动机航空器主要结构航空
20、器主要结构一、机身一、机身二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼 三、起落架三、起落架一、机身一、机身 机身是飞机的主体部分，现代民航机的绝大部分的机身是筒状的，主要功用是装载乘员和货物、安置各种系统设备、连接机翼和尾翼等部件、固定动力装置和起落架。一、机身一、机身 机身是飞机的主体部分，现代民航机的绝大部分的机身是筒状的，主要功用是装载乘员和货物、安置各种系统设备、连接机翼和尾翼等部件、固定动力装置和起落架。二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼1、机翼 机翼是飞机升力的主要来源，也是油箱和起落架的安装位置。机翼分为四个部分：翼根、翼尖、前缘、后缘 二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼机翼的安装形式 二、机翼和尾翼二、
21、机翼和尾翼机翼的安装角：机翼装在机身上的角度，称为安装角，是机翼 与水平线的角度。二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼 机翼的前缘和后缘安装了很多改善和控制飞机气动力性能的装置，主要包括：副翼、襟翼、缝翼、扰流板。副翼：装在机翼后缘的外侧或内侧，它可以上下翻转，用 来操纵飞机的侧倾。襟翼：装在机翼后缘的内侧，它可以向外、向下伸出，改 变机翼的大小和形状。在起飞时襟翼伸出的较小，这样俩增加机翼的升力，缩短起飞距离；在降落时 襟翼伸出的较多，使升力和阻力同时增加，以利于 降低着陆速度，缩短着陆距离。缝翼：装在机翼的前缘,当它向前移动时在机翼的前部出现 一道缝隙,增加了流过机翼上表面的气流,增加了机 翼上的
22、升力,提高着陆性能 二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼 扰流板:是绞接在翼面上表面的板,当它向上打开时,增加 机翼的阻力,同时减少升力,使飞机能在空中迅速 降低速度,在地面是飞机压紧地面,以空气动力制 动飞机,缩短着陆时的滑跑距离。二、机翼和尾翼二、机翼和尾翼2、尾翼 尾翼是飞机尾部的水平尾翼和垂直尾翼的统称,它的作用是保证飞机3个轴的方向稳定性和操纵性。三、起落架三、起落架 起落架的作用是在地面上支撑飞机并保证飞机在起飞、滑跑和在地面上移动的运动功能。现代飞机的起落架一般包括起落架舱、制动装置、减震装置、收放装置。起落架的配置可分为前三点式和后三点式。三、起落架三、起落架在大中型航线飞机上，由于飞
23、机起飞重量大，普遍使用支柱式多轮起落架。三、起落架三、起落架飞机的地面制动装置是刹车，刹车盘装在主起落架机轮的轮毂内。航空器主要系统航空器主要系统一、仪表系统一、仪表系统二、电气系统二、电气系统三、液压、气压系统三、液压、气压系统四、座舱环境控制系统四、座舱环境控制系统五、燃油系统五、燃油系统一、仪表系统一、仪表系统 飞机的电子仪表系统是飞机感知外部情况和控制飞行状态的核心，它相当于飞机的大脑和神经系统，对于保障飞行安全、改善飞行性能起着关键作用。飞机的电子仪表系统可以分为：通信系统、导航系统、飞行控制仪表系统。一、仪表系统一、仪表系统1、通信系统：分为甚高频通信系统、高频通信系统 选择呼叫系
24、统和音频系统（1）甚高频通信系统（VHF）使用甚高频无线电波。主要用于起飞、降落时 或通过控制空域时机组人员和地面人员的双向 语音通信。（2）高频通信系统（HF）是远距离通信系统。通信距离可达数千公里，用于飞行中保持与基地和远方航站的联络。一、仪表系统一、仪表系统（3）选择呼叫系统（SELCAL）它的作用是用于地面呼叫一架飞机时，飞机上 的选择呼叫系统以灯光和音响通知机组有人呼 叫，从而进行联络。（4）音频综合系统（AIS）包括飞行内话系统、勤务内话系统、客舱广播 及娱乐系统、呼唤系统。一、仪表系统一、仪表系统2、导航系统 导航是指飞机按照预定的航线，准确到达预定位置，完成航行任务的方法。在民
25、航飞机上广义导航设备包括：罗盘系统、甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、无线电高度表、测距机、气象雷达及惯性基准系统。3、飞行控制仪表系统 飞机的控制仪表设备提供飞机的各种信息和数据，使驾驶员及时了解飞行情况，对飞机进行控制，从而完成飞行任务。主要包括：大气数据仪表、姿态指引仪表。4、电子综合仪表 主要包括电子飞行仪表系统（EFIS）、发动机指示与机组警告系统（EICAS）一、仪表系统一、仪表系统5、飞机的自动驾驶和自动驾驶仪 一、仪表系统一、仪表系统自动驾驶仪主要包括：自动驾驶仪指引系统、推力管 理系统、偏航阻尼系统、自 动安定面配平系统 6、综合电子控制设备 主要包括飞行管理计算机系统、飞行
26、信息记录系统、数据总线、近地警告系统、空中警告及避撞系统、电传操纵 一、仪表系统一、仪表系统 二、电气系统二、电气系统电气系统包括电源、配电和用电三个部分。1、电源系统 由主电源、二次电源和应急电源组成。2、配电线路系统 主要包括导线组成的电网、各种配电器具和接头以及检查仪表。3、用电设备 主要的用电设备有电动机、电子仪表设备、照明、加热设备。三、液压、气压系统三、液压、气压系统1、液压系统 液压系统是现代飞机操纵执行机构的主要动力，起落架收放、刹车、操纵面和升降装置的都是使用液压机构。液压系统由泵、阀、蓄压器、作动器、过滤器、储液箱及管道组成。2、气压系统 大多数飞机上气压系统是作为液压系统
27、的备份系统或辅助系统。气压系统可分为高压系统、中压系统、低压系统。四、飞机座舱环境控制系统四、飞机座舱环境控制系统 随着飞行高度的增加，大气压下降，大气中的含氧量下降。4000米高度上人体将出现缺氧症状 6000米高人的有效意识时间下降到不足15分钟 8000米高度上有效意识时间只有3分钟 8000米以上高度人体将出现减压症 所以飞行高度超过6000米以上的飞机必须采取有效措施来保障机组和乘客的生命安全，这种保障系统称为座舱环境控制系统。主要包括三大部分：氧气系统、增压座舱和空调系统。四、飞机座舱环境控制系统四、飞机座舱环境控制系统1、氧气系统 现在飞机的氧气系统一般只在紧急情况下救生使用。它由气源、管路和面罩组成。四、飞机座舱环境控制系统四、飞机座舱环境控制系统2、增压座舱 高空的低气压会使人产生减压症状，因而在高空飞行时座舱和驾驶的气压要保持在一定范围，是座舱增压。3、空调系统 空调系统的功能是保证座舱内的温度、湿度和二氧化碳浓度，保障舒适安全的飞行环境。空调系统主要由加热、通风、去湿等部分组成。五、燃油系统五、燃油系统 燃油系统包括飞机上储油的设备和向发动机供油的整个系统，没有他发动机就不能工作。现代大型飞机的燃油系统由油箱、油泵、供油管路和加油、放油系统组成。
