航空航天概论-第二章
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第1章航空航天发展史1.1 世界航空发展简史1.1.1 远古的神话与传说1.1.2 气球和飞艇的出现与发展1.1.3 飞机的诞生1.2 世界航天发展简史1.3 中国航空发展史1.3.1 中国古代航空技术的萌芽1.3.2 中国近代航空业的发展1.3.3 中国现代航空工业的建立和发展第2章奋进中的中国航空航天2.1 中国航空航天工业发展的现状2.1.1 市场经济环境中的航空航天企业2.1.2 中国航空航天的主要成就2.1.3 主要航空航天企业介绍2.2 中国航空航天工业的典型杰出人物2.2.1中国“起飞”第一人——冯如2.2.2中国火箭奠基人——钱学森2.2.3 中国强击机总体设计第一人——陆孝彭2.2.4杰出人物的精神实质2.3 中国独特的航空航天文化和民族精神2.3.1 新中国给中国航空航天工业的起飞带来了曙光2.3.2 自力更生、奋发图强的民族精神支撑了中国的航空航天工业2.3.3 改革开放使中国的航空航天工业发展带来了新的生机2.4 投身中国航空航天事业的职业准备2.4.1 热爱祖国、为国争光的坚定信念2.4.2 勇于登攀、敢于超越的进取意识2.4.3 科学求实、严肃认真的工作作风2.4.4 同舟共济、团结协作的大局观念2.4.5 淡泊名利、默默奉献的崇高品质第3章飞行原理3.1 飞机的空气动力3.1.1 流动气体的基本规律3.1.2 升力的产生和增升装置3.1.3 飞行的阻力及减阻措施3.2 飞行操纵3.2.1 飞机的重心和机体轴3.2.2 飞机的稳定性3.2.3 飞机的操纵原理3.3 飞机的飞行性能3.3.1 速度性能指标3.3.2 高度性能3.3.3 飞行距离3.3.4 飞机起飞着陆的性能3.3.5 飞机的机动性能3.4 直升机的飞行原理3.4.1 直升机概况3.4.2 直升机旋翼的工作原理3.5 航天器飞行原理3.5.1 F普勒三大定律3.5.2 宇宙速度第4章世界名机赏析4.1 航空先驱与早期飞行器4.2 军用飞机4.2.1 战斗机4.2.2 轰炸机4.2.3 攻击机4.3 民航客机4.3.1 第一代喷气式客机——“彗星”4.3.2 第二代喷气式客机——图-154 4.3.3 第三代喷气式客机——波音-747 4.3.4 第四代喷气式客机——A3204.3.5 第五代喷气式客机——波音-777 4.3.6 空客与波音的泰坦战争——A380 4.3.7 超声速客机——“协和”4.4 直升机4.4.1 单旋翼尾桨直升机4.4.2 单旋翼无尾桨直升机4.4.3 纵列式双旋翼直升机4.4.4 共轴式双旋翼直升机4.4.5 侧旋翼直升机(双旋翼直升机)4.5 无人机与其他特种飞机4.5.1 X-1——第一架突破音障的火箭飞机4.5.2 侦察机4.5.3 预警机4.5.4 空中加油机4.5.5 无人机4.6 航天器4.6.1 人造地球卫星4.6.2 宇宙飞船4.6.3 航天飞机4.6.4 空间站4.6.5 运载火箭第5章飞机结构与构造5.1 飞机结构的基本组成及其功用5.1.1 飞机结构的主要组成部分5.1.2 飞机结构的功用5.2 飞机结构的基本要求5.2.1 飞机的战术技术和使用技术要求5.2.2 空气动力要求和设计一体化要求5.2.3 结构完整性要求5.2.4 最小质量要求5.2.5 使用维修要求5.2.6 工艺要求5.2.7 经济性要求5.3 机翼受力构件的基本构造5.3.1 翼梁5.3.2 长桁5.3.3 纵墙5.3.4 翼肋5.3.5 蒙皮5.4 机翼结构的基本构造形式5.4.1 薄蒙皮梁式5.4.2 多梁单块式5.4.3 多墙厚蒙皮式5.5 尾翼结构的基本构造形式5.5.1 安定面和操纵面结构的基本构造形式5.5.2 全动平尾结构的基本构造形式5.6 机身受力构件的基本构造5.6.1 隔框5.6.2 长桁与桁梁5.6.3 蒙皮5.7 机身结构的基本构造形式5.7.1 桁梁式5.7.2 桁条式5.7.3 硬壳式5.8 起落架5.8.1 飞机起落装置的类型5.8.2 起落架的功用5.8.3 起落架的组成5.8.4 起落架的配置形式5.8.5 起落架的结构形式和特点第6章飞行器动力6.1 概述6.2 航空活塞发动机6.2.1 活塞式发动机的主要组成6.2.2 活塞式发动机的工作原理6.2.3 活塞式航空发动机的辅助工作系统6.3 航空燃气涡轮发动机6.3.1 涡轮喷气发动机6.3.2 涡轮螺旋桨发动机6.3.3 涡轮风扇发动机6.3.4 涡轮轴发动机6.3.5 螺旋桨风扇发动机6.4 冲压喷气发动机6.5 火箭发动机6.5.1 固体火箭发动机6.5.2 液体火箭发动机6.5.3 其他能源的火箭发动机6.6 中国航空发动机的发展历程与主要型号第7章机载仪器与设备7.1 航空仪表7.1.1 飞行仪表7.1.2 发动机仪表7.2 导航系统7.2.1 无线电导航系统7.2.2 其他导航系统7.3 自动飞行控制系统7.3.1 自动驾驶仪7.3.2 其他自动飞行控制系统7.4 其他机载设备7.4.1 电气设备7.4.2 通信设备7.4.3 雷达设备第8章航空新技术简介8.1 飞机设计新技术8.1.1 新的气动外形设计方法8.1.2 短距起降或垂直起降与推力矢量技术8.1.3 隐身技术8.2 航空发动机新技术8.2.1 脉冲爆震发动机8.2.2 多电发动机8.2.3 超燃冲压发动机8.2.4 特种能源发动机8.3 航空制造新技术8.3.1 大型宽弦风扇叶片8.3.2 整体叶盘结构8.3.3 航空新材料及其成型技术8.3.4 航空数字化制造技术8.4 民航客机新技术8.5 直升机新技术8.5.1 直升机动力8.5.2 直升机的材料与结构8.5.3 航空电子与二次能源8.5.4 直升机的制造技术8.6 空空导弹新技术8.6.1 远程推进与推力矢量控制技术8.6.2 红外成像制导技术8.6.3 毫米波制导技术8.6.4 多模导引和复合制导技术8.6.5 智能化信息处理技术8.6.6 高效定向引战技术8.6.7 导弹模块化与开放式设计技术8.6.8 保形外挂和高密度内挂条件下的发射技术8.7 无人机技术附录附录A 航空大事记附录A.1 世界航空大事记附录A.2 中国航空大事记附录B 航模制作实践——手掷模型滑翔机制作与试飞附录B.1 弹射模型滑翔机的制作附录B.2 弹射模型滑翔机的调整试飞。
第 3 章飞机动力系统3.1 航空发动机的分类为飞机提供动力、推动飞机前进的装置称为动力系统/装置,它包括航空发动机及其辅助系统。
发动机式飞机上的动力的来源,它对飞机的飞行性能又极其重要的影响。
人们形象地称其为飞机的心脏。
航空发动机可以分为三种类型:1. 活塞式航空发动机:早期在飞机或直升机上应用的航空发动机,用它带动螺旋桨或旋翼。
(图)2. 燃气涡轮发动机:是现代飞机和直升机上应用最广的发动机。
它包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
(图)3. 冲压发动机:特点是无压气机和燃气涡轮,进入燃烧室的空气是利用高速飞行时的冲压作用来增压的。
(图1,2)3.2 活塞式航空发动机3.2.1 活塞式发动机的原理为航空器提供飞行动力的往复式内燃机称为活塞式发动机。
活塞式发动机不能直接产生使飞机前进的推力或拉力,必须带动螺旋桨(飞机)或旋翼(直升机),前者产生拉力或推力,后者产生升力和拉力。
空气螺旋桨产生推力或拉力的工作原理与机翼类似。
(附:螺旋桨的运动、螺旋桨的变距)活塞式发动机由汽缸、活塞以及把活塞的往复运动转变为曲轴旋转运动的曲柄连杆机构等主要部分组成。
活塞式发动机由四个行程构成一个工作循环。
3.2.2 活塞式发动机的辅助系统活塞式航空发动机的辅助系统主要包括:(1) 燃料系统,(2) 点火系统,(3) 滑油系统,(4) 冷却系统(附:气冷式星形活塞发动机),(5) 启动系统,(6) 定时系统。
3.2.3 活塞式发动机的主要性能参数1. 发动机功率:可用于驱动螺旋桨的功率。
从200kW到3500kW不等。
2. 耗油率/燃料消耗率:发动机产生单位功率(1kW 或1hp)在单位时间内(1h)的燃油消耗量。
先进活塞发动机的耗油率在0.28kg/kw/h或0.21kg/hp/h。
3. 加速性:从最小转速加速到最大转速所需的时间。
良好的加速性可提高飞机的机动性能。
此外,还要求活塞式航空发动机具有良好的维修性、高可靠性、长寿命、小的重量和迎风面积等。
第 2 章飞行原理2.1 空气的基本性质2.1.1 大气飞行环境飞行器在大气层内飞行时所处的环境条件,称为大气飞行环境。
包围地球的空气层(即大气)是航空器的唯一飞行活动环境,也是导弹和航天器的重要飞行环境。
大气层无明显的上限,它的各种特性在铅垂方向上的差异非常明显。
以大气中温度随高度的分布为主要依据,可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层(外大气层)等5个层次。
航空器的大气飞行环境是对流层和平流层。
1. 对流层对流层是地球大气中最低的一层。
其厚度随纬度和季节变化,一般低纬度地区平均为16~18公里;中纬度地区平均为10~12公里;高纬度地区平均为8~9公里。
(1) 对流层中气温随高度增加而降低。
平均每增高100米,气温下降0.65K。
(2) 对流层集中了几乎全部的水汽,是天气变化最复杂的层次,也是对飞行影响最重要的层次。
飞行中所遇到的各种重要天气现象几乎都出现在这一层中,如雷暴、浓雾、低云幕、雨、雪、大气湍流、风切变等。
(3) 由于受地面情况和地形的影响,对流层中有水平风和垂直风,而垂直风对飞机的飞行不利。
(4) 对流层集中了全部大气约四分之三的质量2. 平流层平流层位于对流层顶之上,顶界伸展到约50~55公里。
(1)在平流层内,随着高度的增加气温最初保持不变或微有上升,到25~30公里以上气温升高较快,到了平流层顶气温约升至270~290K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响小和存在大量臭氧有关。
(2)在平流层中,空气的垂直运动远比对流层弱,基本上只有水平风而无垂直风,飞机飞行平稳。
(3)平流层水汽含量也较少,天气变化小,对飞行有利。
(4)平流层大气质量约占整个大气的四分之一。
3. 中间层中间层从平流层顶大约50~55公里伸展到80公里高度。
这一层的特点是:气温随高度增加而下降,空气有相当强烈的垂直运动。
在这一层的顶部气温可低至160~190K。
4. 热层热层的范围是从中间层顶伸展到约800公里高度。
《航空航天概论》复习资料绪论1.航空:在地球周围稠密大气层内的航行活动。
航天:在大气层以外的近地空间,行星际空间,行星际附近以及恒星及空间的航行活动。
联系:地面发射的航天器或当航天器返回地面时,都要穿过大气层特别是水平起降的航天飞机,其起飞和降落过程均与飞机极为相似,就与航空航天的特点,因此航空与航天不仅是紧密联系的而且有时是难以区分的。
2.飞行器的概念:在地球大气层内或大气层外的空间飞行的器械统称。
分类:航空器、航天器、火箭、导弹。
3.航空器:在大气层内飞行的飞行器。
分为轻于空气的航天器(气球、飞艇)和重于空气的航天器(飞机滑翔机、直升机、旋翼机)。
航天器:在大气层外飞行的飞行器。
分为无人航天器(人造地球卫星、空间探测器)和载人航天器(载人飞船、航天站、航天飞机)。
导弹:依靠制导系统控制器飞行轨迹的飞行武器(弹道式导弹、巡航导弹、可高机动飞行的导弹、地空导弹、空空导弹)。
火箭:靠火箭发动机(化学、核、电)提供推动力的飞行器。
(无控火箭弹、探空火箭、远载火箭)。
4.⑴轻于空气的航天器:10世纪初中国“孔明灯”。
18世纪末法国蒙哥尔费兄弟热气球。
1783年10月15日E.P.罗奇埃和达尔郎特,热气球1000m高度12min飞行12km。
⑵重于空气的航天器:1903年12月17日莱特兄弟,“飞行者”1号飞行4次。
⑶火箭导弹:1942年纳粹德国V-2火箭,发射第一个以火箭发动机为动力的弹道导弹。
⑷航天:1957年10月4日,苏联发射第一个人造卫星。
1969年7月16日,美国航天员第一次登上月球。
5.大气层①对流层:高度上升气温下降,空气对流运动明显。
②平流层:高度上升气温开始不变→略升高→20km-30km以上急升,气流平稳,能见度好③中间层:高度上升气温下降,空气有相当剧烈的垂直方向运动。
④热层:高度上升气温上升,空气处于高度电离状态。
⑤散逸层:空气稀薄,空气分子不断向星际空间逃逸。
6.飞行环境:⑴自然环境--真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流行体。
歼6飞机是我国第一代超声速战斗机,可达1.4倍声速。
我国第二代超声速战斗机包括歼7和歼8系列。
歼8系列飞机的研制成功,标志着我国的军用航空工业进入了一个自行研究、自行设计和自行制造的新阶段。
歼10战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机,实现了我国战斗机从第二代向第三代的历史性跨越。
“北京”1号是新中国自行研制的第一架轻型旅客机。
由北京航空航天大学的前身北京航空学院的师生设计、生产。
2007年2月26日,国务院正式批准我国大飞机国家重大专项立项实施,标志着我国大型民用客机和大型运输机进入工程研制阶段。
1970年4月24日21时35分,我国第一枚运载火箭“长征”1号携带着中国的第一颗人造地球卫星,从我国酒泉卫星发射场发射升空,10分钟后,卫星顺利进入轨道。
1970年4月24日,我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”1号。
我国的气象卫星称为“风云”系列。
我国成功研制和发射了“北斗”导航定位卫星。
2003年10月15日,“长征”2号F运载火箭,托着我国第一艘载人飞船“神州”5号胜利升空。
我国第一位航天员杨利伟。
2005年10月12日上午9时,搭载费俊龙和聂海胜两名中国航天第1.1版第 6 页共29 页失速现象:随着迎角的增大,升力也会随着增大,但当迎角增大到一定程度时,气流就会从机翼前缘开始分离,尾部出现很大的涡流区。
此时,升力会突然下降,而阻力却迅速增大,这种现象称为“失速”。
失速刚刚出现时的迎角叫“临界迎角”。
所以飞机飞行时迎角最好不要接近或大于临界迎角。
影响飞机升力的因素1.机翼面积的影响2.相对速度的影响3.空气密度的影响4.机翼剖面形状的影响5.迎角的影响增升措施1.改变机翼剖面形状,增大机翼弯度;2.增大机翼面积;3.改变气流的流动状态,控制机翼上的附面层,延缓气流分离。
低速飞机上的阻力按其产生的原因不同可分为摩擦阻力、压强阻力、诱导阻力和干扰阻力。
1.摩擦阻力摩擦阻力的大小,取决于空气的粘性、飞机表面的状况、附面层中气流的流动情况和同气流接触的飞机表面积的大小。