《民航概论》课件第第二章.ppt

1.1903年美国的奥佛-莱特和韦伯-莱特两兄弟制造的“”飞机在北卡罗莱纳州腾空而起。2.1909年7月25日法国人路易布莱里奥成功驾机43分钟飞越了英吉利海峡，他因此赢得了伦敦每日邮报的 奖金，开创了国际航行的历史。,第一章复习思考题,飞行者1号,1000英镑,3.1933 美国人 驾驶著名的上单翼飞机“圣路易斯精神”号飞越大西洋。他从欧洲返回了美国时，已成为轰动世界的空中英雄。4.1919年到1939年这20年间是民用航空初创并发展的年代这个年代最具代表性的民航客机是美国的()5.国际民航组织的总部在(),查理斯林白,道格拉斯DC-3,加拿大的蒙特利尔,6.1909年9月21日，冯如驾驶着自制的飞机()在奥克兰市上空翱翔了八百多公尺，安全着陆被称为中国始创飞行大家。7.1920年4月开通我国的第一条航线:(-)航线8.1936年开通了(-)航线,这是我国第一条国际航线。9.领导的飞虎队和第十四航空队，在中国与日军英勇奋战，共摧毁了2600架日机,冯如一号,北京,天津,广州,河内,陈纳德,航空公司标志,东航,南航,国航,川航,深航,厦航,海航,上航,山航,第一节 民用航空器的分类和发展,一 航空器的分类,任何由人制造、能飞离地面、在空间飞行并由人来控制的飞行物体称为飞行器。,在大气层以外飞行的称为航天器。如人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、空间站等。,在大气层中飞行的称为航空器。如飞机、气球、飞艇、直升机、滑翔机等。,航 空:在稠密大气层内的飞行活动,航 天:在稠密大气层外的飞行活动,航空器的分类,气球,飞艇,图为飞艇在美国“玫瑰碗”体育场上空为“固特异”橡胶做广告飞行。,滑翔机,直升飞机,旋翼机,扑翼机,按用途分类,飞机的分类,民用飞机的分类,航线飞机,客机,货机,客货混装机,通用航空飞机,农用机,教练机,体育运动机,公务机,多用途轻型机,.旅客机 用于运载旅客和邮件，联络国内 各城市与地区，或国际间的城市。旅客机可按航程进一步分为；远程客机：航程8000公里以上 中程客机：航程30008000公里 短程客机：航程在3000公里以下的,我国客机的分类方法,干线客机：指适用于国际航线和国内大城市之间主干航线上的客机。支线客机：用于大城市和中小城市之间在一定区域内飞行的客机。（100座以下，航程3000公里以内的飞机）。,大型客机-777200LR,记者在体验波音777200LR大型客机的商务舱,.货机 用于运送货物，一般载重较大，有较大的舱门，或机身可转折，便于装卸货物；货机修理维护简易，可在复杂气候下飞行。,波音747-400型机改装的超大型货机,通用航空飞机,1、公务机，也称行政用机或商务机。2、农业机，为农、林、牧、渔业服务的飞机。3、教练机，用于培养飞行员。4、多用途轻型飞机。,民用航空器的使用要求,1、安全性 安全是航空运输的首要要求。2、快速3、经济性 经济性不仅仅体现在初成本和耗油率上，而要考虑飞机在整个使用寿命 期间的全部成本。4、舒适程度5、环保要求,第二节飞行基本原理,一 演示实验,两手各拿一张薄纸，使它们之间的距离大约46厘米。然后用嘴向这两张纸中间吹气，如图所示。你会看到，这两张纸不但没有分开，反而相互靠近了，而且用最吹出的气体速度越大，两张纸就越靠近。从这个现象可以看出，当两纸中间有空气流过时，压强变小了，纸外压强比纸内大，内外的压强差就把两纸往中间压去。中间空气流动的速度越快，纸内外的压强差也就越大。,基本概念,（1）流体：包括气体和液体。,二 两个流体定理 1.流体的连续性定理：,当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。,日常生活中的连续性定理,山谷里的风通常比平原大,河水在河道窄的地方流得 快，河道宽的地方流得慢,2.伯努利定理：流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。伯努利定理阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。,尼尔伯努利,1700年1月29日生于尼德兰的格罗宁根。他自幼兴趣广泛、先后就读于尼塞尔大学、斯特拉斯堡大学和海德堡大学，学习逻辑、哲学、医学和数学。1724年，丹尼尔获得有关微积分方程的重要成果，从而轰动欧洲科学界。他还把牛顿力学引入对流体力学的研究，其著名的流体力学一书影响深远。他同时是气体动力学专家。1782年3月17日，丹尼尔伯努利在瑞土巴塞尔去世。,伯努利家族,近代科学史上，最著名的科学家家族可能要算伯努利家族了。伯努利家庭是瑞士的一个曾产生过11位科学家的家族。其中著名的有雅可比伯努利、雅可比的弟弟约翰伯努利、约翰的次子丹尼尔伯努利等。,三 飞机机翼产生的升力,考考你？,人和小狗比赛跑步，从起点同时出发，要求小狗和人同时到达终点，请问小狗和人的跑步速度谁更快？,答案：小狗快，因为小狗所走过的路程要比人走过的要长，则必然速度要更快一些，才能在同一时间与人一起到达终点。,三 飞机机翼产生的升力,1.飞机机翼,飞机机翼的剖面又叫做翼型，一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点之间的连线叫做翼弦。,2.升力的产生,常见的飞机翼型,机翼表面的气流,原来的一股气流，由于机翼插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。由于机翼上表面拱起，使上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力。,迎角,升力系数随迎角的变化规律,当临界，升力系数随迎角的增大而减小，进入失速区。,四、飞机上的作用力,升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中，克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。,阻力,阻力是与飞机运动轨迹平行，与飞行速度方向相反的力。阻力阻碍飞机的飞行，但没有阻力飞机又无法稳定飞行。,对于低速飞机，根据阻力的形成原因，可将阻力分为：,摩擦阻力(Skin Friction Drag)压差阻力(Form Drag)干扰阻力(Interference Drag)诱导阻力(Induced Drag),废阻力(Parasite Drag),粘性,升力,阻力产生原因,第三节飞机的主要组成部分及功用,1.机翼,机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼，操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。,机翼各翼面的位置图,机翼,扰流板,扰流板：由于飞机的飞行速度很快，所以需要扰流板来帮助它减速并降低高度。扰流板实际上是机翼上面的由液压作动的面板。有时飞行员称之为“减速板”或“减升板”，这些名称反映了它们的功能。在飞机着陆时，扰流板打开，以确保飞机着陆。,襟翼与前缘缝翼,飞机的机翼有前缘缝翼和襟翼，它们在起飞和降落低速飞行过程中可展开，在巡航高速飞行过程中可收回。起落架也在飞行过程中收起以减少飞行阻力。,2.机身,机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，将飞机的其他部件如：机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。,飞机客舱,3.尾翼,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动的升降舵组成，有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。,4.起落装置,飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支掌飞机。,波音737飞机起落架机轮布局,2004年11月11日2男孩藏在昆明到重庆的3U8670航班飞机起落架中飞行700公里 1人途中坠落。,两个孩子就是藏在这个起落架舱中,2005年5月25日7时50分，东航甘肃分公司一架A320飞机执行MU2417敦煌兰州航班任务，从敦煌机场起飞时，一名年约15岁的男孩从飞机起落架舱内坠落，经有关部门证实，从起落架舱里坠落的男孩当场死亡,5.动力装置,动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。,现在飞机动力装置应用较广泛的有：活塞式发动机和喷气式发动机。现代高速飞机都使用了喷气式发动机，只有在小型、低速飞机上由于经济性好、易于维护活塞式发动机还在大量使用。除了发动机本身，动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。,现在最通行的布置方式是安装在机翼下的发动机吊舱中。,发动机的安装位置,6.其他设备,飞机上除了这五个主要部分外，根据飞机操作和执行任务的需要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。,第四节飞机的“音障”和“热障”,人类在探索飞行器的过程中，曾遇上三个拦路虎，就是人们常说的“三障”，即“音障”、“热障”和“黑障”。所谓“障”就是在技术上遇到的障碍。,一、音障,自美国人莱特兄弟1903年发明飞机以后，人们逐渐认识到航空技术将对人类的未来产生巨大影响。因此，一些国家不惜投入大量人力物力，对航空技术进行探索和开发。这期间有无数航空先驱者不惜牺牲自己的生命换来了一个又一个技术进步，使航空技术纪录一再打破，才形成了今天的航空技术水平。在整个航空技术发展中，突破“音障”是一项重大的技术进步。,什么是音障？,当飞机出现800千米/时的速度时，飞机便产生了失控的感觉。飞机震动得特别厉害，难以驾驭。后来人们认识到，当飞机速度超过800千米/时（音速3403.6=1224千米/时），空气会产生一种“压缩效应”。这种效应会使机头前部的空气被压缩成密度很高的“空气墙”，使飞机难以逾越。产生这种现象时，飞机刚好接近于音速，后来人们管这种现象叫“音障”。,活塞式发动机、螺旋桨飞机,第二次世界大战期间，活塞式发动机、螺旋桨飞机的速度已经发展到顶峰。但由于技术上的需要，还要把速度再提高，因为当时的空战主要是以机炮和机枪作为空战武器，谁的速度快，谁就能抢到有利空域赢得胜利。所以当时的飞机设计师和飞行员一再努力追求飞行速度。,1947年10月14日美国著名试飞员查尔斯耶格尔驾驶X1飞机实现了突破音障飞行,什么是马赫数？,飞行器的飞行速度常用马赫数表示，马赫是奥地利的物理学家，为了纪念他在超音速弹丸研究作出的贡献，把飞行器的飞行速度v与当地音速a之比值称为马赫数，即：马赫 M v/a。,马赫(18381916)奥地利物理学家，心理学家，哲学家。,飞机飞行音波图,当飞机用亚音速（M0.75）以下的速度飞行时，在机头前方的空气受到的冲击压力不大，空气微团可避让飞行，飞机能顺利飞行。,飞机飞行音波图,若把飞机速度提高到接近音速（M0.8）时，如图中所示，此时飞机的迎流面对空气的压力加大，空气密度即随之增大，飞机要消耗更多的能量推开机头前方的高压空气，待飞机的速度达到音速时，音波就不能向前传播，产生很大的激波阻力，“音障”现象出现。,飞机飞行音波图,一旦加大飞机的动力，改进飞机的结构外形就可以突破“音障”。如图右所示，出现物极必反的形势，飞机可轻易地飞行在音波的前方。,SR-71高空高速侦察机,把飞机做成像炮弹一样的尖锥形，就容易突破“音障”了。人们就根据这一想法先做了X1的试验机，果然成功地突破了音障。后来就把所有的超音速飞机都做成尖锥形的流线体机身和薄形机翼，最典型的高速飞机要数SR71高空高速侦察机了，如图，它能在24000米的高空飞到马赫数3.2的速度。,二、热障,1.什么是热障？,在飞机速度成功地突破“音障”以后，又在不断地攀登新的速度高峰。当把飞机速度提高到2马赫时，又遇到了一个技术上的大问题，也就是“热障”问题。所谓“热障”就是飞机在高速飞行时，由于气流对机身产生冲击力、压力和摩擦力转换成热能，对机身加热所造成的“热障碍”。,2.气动加热问题,飞机在飞行中气流对飞机压力和摩擦所产生热量称为“气动加热”。飞机的飞行速度越高，气流对飞机表面的加热也就越高。当飞机飞行速度在2马赫时，飞机的迎流面温升可达100C。当速度提高到2.5马赫时，温升能到200C。若速度再提高，温度梯度也上升得更高。航天飞机在重返大气层时速度可达25马赫，此时航天飞机的迎流面温升达到1400C。,3.气动加热对飞机的影响,一般制造飞机用的结构材料都是铝合金，这种材料比重小，而且工艺性好。但铝合金的熔点低，在200C的环境中铝合金构件的强度就会降低，若飞机温升过高，结构强度降低能造成飞机结构破坏，空中解体。除了气动加热影响飞机的结构强度外，飞机上还有很多仪器仪表，这些设备的工作温度范围一般均在50C60C。超过工作温度，仪器仪表指示就不灵了。虽然飞机的驾驶舱可设空调降温，但飞行速度太快，机身产生的升温若超过200C以上，舱内空调也无济于事了。,4.解决“热障”问题的办法,解决“热障”问题有两种方法：一、是使飞机的飞行速度不进入“热障”；二、是给进入“热障”的飞机加防热罩。,用铝合金材料制造的飞机可承受的气动加热一般不超过2.2马赫，所以到目前为止，世界上实用型的超音速飞机大多数都控制在2.2马赫速度以内。这样可以充分发挥飞机的结构效率。,如果把飞行速度再提高，气动加热就会使飞机进入“热障”了。因此必须对飞机的气动力设计及材料、结构、动力和机载设备都要作出重新设计，目前能在“热障”条件下飞行的飞机不多。,米格25是世界上飞得最快的战斗机，由前苏联在60年代中期开发的，飞行速度在M2.5左右，最大速度可达M2.8，机身结构材料80%为不锈钢，8%为钛合金，其余为铝合金及其他材料，机载设备也比较简单。,美国的SR71高空高速侦察机是实用型唯一能飞行在M3以上的飞机。能在24000米的高空以M3.2的速度飞行。从飞机的外形可以清楚地看到它的气动外形设计特点，为了减小飞行中的气动阻力，尽量设计成流线体机身，使飞机的迎流面最大限度地减小，而且使用93%的钛合金作飞机的结构材料，等于给飞机穿了一身防高温的钛铠甲，从而使飞机能在M3.2的“热障”条件下飞行。,航天飞机及太空飞船在返加地面时由于重力作用飞行速度能达到25倍音速，随渐落过程空气密度逐渐增加，气动加热可使航天飞机或飞船的迎流面温度达到1400C，使用泡沫陶瓷瓦片作高温防护层，在自然界里最耐高温的材料当属陶瓷了，若把陶瓷作成泡沫瓦片既耐高温又起热绝缘的作用，不使温度向机舱内传导。,黑障”问题,当飞船返回舱重返地球时（也包括航天飞机重返地球时），到了大气层段，将以超高速进入大气层，其速度可达每秒7.5千米。以此速度飞行的返回舱对迎流面的空气能造成强大的压力。另外气流还与舱体表面形成强烈的摩擦，因此产生了巨大的气动加热，使舱体表面急聚升温，温升可达一两千摄氏度，形成一个气动加热的高温层包裹着高速飞行的返回舱，贴近返回舱表面的气体和返回舱材料表面的分子被分解和电离，形成一个等离子层。由于等离子体具有吸收和反射电磁波的能力，因此包裹返回舱的等离子体层，实际是一个等离子电磁波屏壁层。所以当返回舱进入被等离子体包裹状态时，舱外的无线电信号进不到舱内，舱内的电信号也传不到舱外，一时间，舱内外失去了联系，在技术上对这种现象称之为“黑障”。,关于返回舱气动加热外表面形成电离层，出现电磁波屏壁问题，即所谓“黑障”问题，目前国际上尚无很好的解决办法。好在造成屏壁时间很短，而且当返回舱出现“黑障”时，是处于正常下降轨道状态，没有无线电测控也影响不大，仅4分钟左右返回舱降至稠密大气层开伞减速后，“黑障”即可消除。虽然“黑障”问题尚未解决，相信随着技术进步，这一难题是会解决的。,当一架客机经过乱流时，空服员做了扣好安全的广播後，并开始检查每位乘客的安全带。当她来到一位没扣安全带的乘客面前，对他说：先生，安全带的指示灯已经亮起，请您扣好安全带。乘客：偶素超人啦！不西要安潜带啦！安啦！空服员：先生，如果您真的是超人，您也不用搭飞机啊！,轻松一刻,一位放假中的空服员搭乘波音的飞机，准备到欧洲去渡假。飞机当时经过暴风雨地带，摇晃的非常厉害。她的旁边做了一位男士紧张的抓着前面的椅背，脸色苍白又不断的冒冷汗，眼睛紧盯着窗外大力摇摆的机翼。这位空服员就试着告诉这位男士，她有很多年的飞行经验，经历过很多不寻常的航程，同时她也告诉他，一切都在机长的掌控下，没什麽好担心的。小姐他回答，我是波音的工程师，当初在设计时，这架飞机的机翼是不能承受这种幅度的摇摆的。,轻松一刻,再见,