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航理考试必过系列▎飞机结构与系统1. 结构1.1 机体结构现代飞机机身结构类型包括：桁梁式机身，桁条式机身，蒙皮式机身。
桁梁式机身由强桁梁、弱桁条、薄蒙皮和隔柜组成；机身弯矩全部或大部分由桁梁承受；适用于机身需大开口的飞机。
桁条式机身由较厚的蒙皮、较密较强的桁条构成的壁板以及隔框组成；由壁板承受机身弯矩；材料利用效率高，结构重量轻。
桁条式机身和桁梁式机身一般统称为半硬壳式机身，现代飞机普遍采用。
蒙皮式机身由厚蒙皮和隔框组成；弯矩、剪力、扭矩全部由蒙皮承受；一般用于直径较小的机身或气动载荷较大、要求蒙皮局部抗变形能力强的机身段。
1.2 结构失效飞机结构失效是指飞机结构在外载荷作用下变形超过规定或失去承载能力。
飞机结构承载能力的主要标志：强度和刚度。
飞机结构抵抗破坏的能力称为结构强度；飞机结构抵抗变形的能力称为结构刚度。
飞机结构承载余量的主要指标：安全系数和剩余强度系数。
安全系数是结构设计载荷与使用时允许的最大载荷的比值；剩余强度系数是结构破坏载荷与设计载荷的比值。
疲劳破坏是飞机结构失效的主要形式之一。
疲劳破坏是结构件在交变载荷作用下发生的断裂和破损；交变载荷是大小、方向随时间周期性或不规则变化的载荷。
疲劳破坏过程可分为三个阶段：产生初始裂纹，裂纹扩展，达到临界裂纹状态而断裂。
疲劳裂纹开始一般不易发现，因此疲劳破坏具有突然性。
2. 液压系统2.1 液压油航空液压油的基本类型包括：植物基液压油、矿物基液压油、磷酸脂基液压油。
植物基液压油由蓖麻油和酒精制成，易燃，通常呈蓝色，应用于早期飞机液压系统。
矿物基液压油是加入了抗氧化、耐高温添加剂的石油提炼物，可燃，通常呈红色，应用于小型飞机液压系统和起落架油气式减震支柱中。
磷酸脂基液压油为人工合成液压油，具有良好的防火、低温和高压性能，通常呈紫色。
对皮肤和眼睛有腐蚀作用，广泛应用于现代运输机液压系统。
2.2 原理及部件3. 飞机起落架系统现代大型运输机广泛采用小车式起落架：支柱套筒式结构+四/六轮小车。
一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼2、它们各自的特点和工作原理1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。
在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。
2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。
机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。
机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。
近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。
左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。
即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。
为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。
襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。
3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。
1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。
通常垂直尾翼后缘设有方向舵。
飞行员利用方向舵进行方向操纵。
当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。
同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。
某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。
2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。
低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。
即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力（向下的升力），此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。
冷知识科普：图解直升飞机的结构及原理一、机身结构图二、机身机体用来支持和固定直升机部件、系统，把它们连接成一个整体，并用来装载人员、物资和设备，使直升机满足既定技术要求。
机体是直升机的重要部件。
下图为 UH—60A直升机的机身分段图。
机体外形对直升机飞行性能、操纵性和稳定性有重要影响。
在使用过程中，机体除承受各种装载传来的负荷外，还承受动部件、武器发射和货物吊装传来的动负荷。
这些载荷是通过接头传来的。
为了装卸货物及安装设备，机身上要设计很多舱门和开口，这样就使机体结构复杂化。
旋翼、尾桨传给机体的交变载荷，引起机身结构振动，影响乘员的舒适性及结构的疲劳寿命。
因此，在设计机身结构时，必须采取措施来降低直升机机体的振动水平。
军用直升机机体结构应该有耐弹击损伤和抗坠撞的能力。
近年来，复合材料日益广泛地应用于机身结构，与铝合金相比较，它的比强度、比刚度高，可以大大减轻结构重量，而且破损安全性能好，成型工艺简单，所以受到人们的普遍重视。
例如波音360直升机由于采用了复合材料结构新技术以及先进气动、振动和飞行控制技术，可使巡航速度增加35％，有效载荷增加1296，生产效率提高50％。
三、发动机直升机的动力装置发动机直升机的动力装置大体上分为两类，即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。
在直升机发展初期，均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。
但由于其振动大，功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题，人们就利用已经发展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置，从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。
实践证明，涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。
当今世界上，除部分小型直升机还在使用活塞式发动机外，涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。
航空涡轮轴发动机：航空涡轮轴发动机，或简称为涡铀发动机，是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。
法国是最先研制涡轴发动机的国家。
50年代初，透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机，功率达到了206kW(280hp)，成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机，定名为“阿都斯特—l”(Artouste—1)。
飞行的主要组成部分及功用到目前为止，除了少数特殊形式的飞机外，大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成：1.机翼一一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。
2.机身一一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。
3.尾翼一一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•起落装置一一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撑飞机。
5•动力装置一一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：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。
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。
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。
二、飞机的升力和阻力飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。
在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。
流动的空气就是气流，一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理：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。
一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼2、它们各自的特点和工作原理1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。
在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。
2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。
机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。
机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。
近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。
左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。
即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。
为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。
襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。
3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。
1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。
通常垂直尾翼后缘设有方向舵。
飞行员利用方向舵进行方向操纵。
当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。
同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。
某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。
2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。
低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。
即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力（向下的升力），此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。
飞机的外载荷飞行时，作用在飞机上的外载荷主要有：重力、升力、阻力和推力分类：1.飞机水平直线飞行时的外载荷2.飞机做机动飞行时的外载荷（垂直平面、水平平面）3.飞机受突风作用时的外载荷（垂直突风、水平突风）飞机的重心过载过载：作用在飞机某方向的除重力之外的外载荷与飞机重量的比值，称为飞机在该方向的飞机重心过载。
飞机的结构强度主要取决于y轴方向的过载n y=Y/G过载的意义通过过载值可求出飞机所受的实际载荷大小与其作用方向，便于设计飞机结构，检验其强度、刚度是否满足要求。
标志着飞机总体受外载荷的严重程度。
过载与速压最大使用过载：设计飞机时所规定的最大使用过载值，称为最大使用过载。
●飞机在飞行中的过载值n y表示了飞机受力的大小。
通常把飞机在飞行中出现的过载值ny称为使用过载。
●最大使用过载是在设计飞机时所规定的，它主要由飞机的机动飞行能力、飞机员的生理限制和飞行中因气流不稳定而可能受到的外载荷等因素确定的。
在某一个特定的高度，由于发动机的推力有限，所以所能达到的速度有限，因此所能达到的速压也就有限。
使用限制速压：通常规定某一高度H0上对应的最大q值为使用限制速压。
最大允许速压：飞机在下滑终了时容许获得的最大速压，称为最大允许速压（强度限制速压）。
最大允许速压比使用限制速压更加重要。
飞机飞行中不能超过规定的速压值，否则，飞机会由于强度、刚度不足而使蒙皮产生过大的变形或者撕离骨架，有时还可能引起副翼反效，机翼、尾翼颤振现象。
速压和过载的意义过载的大小——飞机总体受力外载荷的严重程度速压的大小——飞机表面所承受的局部气动载荷的严重程度●因此，由最大使用过载和最大允许速压所确定的飞机强度和刚度，反映了飞机结构的承载能力。
飞行包线一系列飞行点的连线。
以包络线的形式表示允许航空器飞行的速度、高度范围。
同一翼型，机翼的迎角与升力系数一一对应。
要确定飞机的严重受载情况，就要同时考虑过载ny、速压q和升力系数Cy的大小。
●以飞行速度Vd为横坐标、飞机过载ny为纵坐标的坐标轴，以飞机过载ny、速压q和升力系数Cy为基本参数，画出机动飞行的飞机包线。
P11 OA：正失速线，表示在相应的当量速度下，飞机能达到的最大正过载值，超过这条曲线，飞机就会失速。
（Cy的限制）OD：负失速线，表示在相应的当量速度下，飞机能达到的最大负过载值，超过这条曲线，飞机就会失速。
（Cy的限制）AA’：最大正过载DD’：最大负过载A’D’：最大速度（限制当量速度）机身的分类构架式、硬壳式、半硬壳式机翼的外载荷作用在机翼上的外载荷有：空气动力、机翼结构质量力、部件及装载质量力。
空气动力可以看成一种分布线载荷。
是飞机在飞行中作用在机翼上的最主要的外载荷。
单位长度下，弦长越大，空气动力也就越大；空气动力作用在机翼的压力中心线上。
机翼结构质量力可以近似地认为与空气动力的方向相反，大小与机翼弦长成正比。
在弦向的作用点的连线就是机翼结构的重心线。
部件集中质量力作用在机翼上的部件质量力是指发动机、起落架等部件的质量力，其大小和方向与过载有关。
部件的重心位置就是部件质量力的作用点。
刚心轴梁受拉和压（即弯）；缘条受拉或压；板件受剪机翼结构的典型元件纵向：翼梁、长桁、腹板横向：翼肋、蒙皮蒙皮1.直接功用是形成流线型的机翼外表面。
2.此外，还参与机翼的总体受力——和翼梁或翼墙的腹板组合在一起，形成封闭的盒式薄壁梁承受机翼的扭矩。
长桁1.支持蒙皮，防止在空气动力作用下产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把空气动力传到翼肋上去；2.提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使蒙皮能更好地参与承受机翼的扭矩和弯矩；3.长桁还能承受由弯矩引起的部分轴力。
翼肋1.功用是构成并保持机翼的形状；2.把蒙皮和长桁传递给他的空气动力载荷传递给翼梁腹板，而把空气动力形成的扭矩，通过铆钉以剪流的形式传递给蒙皮；3.支持蒙皮、长桁和翼梁腹板，提高它们的稳定性。
翼梁承受机翼的剪力和部分或全部弯矩。
纵墙可以与蒙皮组成封闭的盒段来承受机翼的扭矩。
作用在机翼上气动载荷的传递过程1.空气动力直接作用在机翼蒙皮上2.蒙皮将外载荷传递到长桁与翼肋上3.传递到长桁上的载荷向翼肋传递4.传递到翼肋上的载荷向翼梁传递5.传递到翼梁上的载荷向机翼根部传递6.根部载荷通过加强肋传递到机翼—机身对接接头7.通过接头传向机身梁式和单块式的特点梁式纵向有很强的翼梁；蒙皮较薄；长桁较少且弱，梁缘条的剖面面积比长桁大得多；有时还同时布置有纵墙。
梁式机翼通常分成左右两个机翼。
单块式长桁较多且较强，蒙皮较厚，长桁、蒙皮组成可受轴力的壁板。
液压起落架的收放、前轮转弯操纵、刹车操纵及飞行操纵系统几乎都离不开液压传动和伺服控制技术。
液压传动的定义和基本原理定义：液压传动是一种以液体为工作介质，利用液体静压能来完成传动功能的一种传动形式，也称容积式传动。
基本原理：帕斯卡原理，作用时对力进行放大。
四要素1.液压传动是以液体作为传递能量的介质而且必须在封闭的容器内进行。
2.为克服负载必须给油液施加足够大的压力，负载越大所需压力也越大。
这就是液压传动的一个基本原理——压力决定于负载。
3.输出速度取决于流量4.代表液压传动性能的主要参数是压力p和流量Q液压系统的组成（按液压元件的功能划分）动力元件：指液压泵，其作用是将电动机或发动机产生的机械能转换成液压的压力能。
执行元件：其职能是将液体的压力能转换为机械能。
包括液压作动筒和液压马达。
控制调节元件：即各种阀。
用来调节各部分液压的压力、流量和方向。
辅助元件：除了上面的，包括油箱、油滤、散热器、蓄压器及导管、接头和密封件等。
（按组成系统的分系统划分）液压源系统工作系统工作液的基本分类和特性分为两大类：矿物油系和不燃或难燃性油系。
矿物油系工作液的主要成分是石油。
润滑性好、腐蚀性小、化学安全性好，但价格较贵。
不燃或难燃性液压油系分为水基液压油和合成液压油。
水基液压油：价格便宜，不怕火，缺点是润滑性差、腐蚀性大及适用温度范围较小。
合成液压油：润滑性好、凝固点低、防火性能好，广泛用于民航机上。
主要特性指标润滑性、粘度、容积弹性模数和其防火特性。
粘度静止的液体是不呈现粘性的。
粘性的大小用粘度来进行标定。
液体的粘度是液体在单位速度梯度下流动时产生的剪切应力。
它是液体抵抗液层之间发生剪切变形的能力，是衡量液体粘性的指标。
粘度的分类分为绝对粘度和相对粘度●动力粘度又称绝对粘度，但是较难于直接测量，因此在工程上液压油的粘度都以相对粘度单位给出。
●油液粘度随温度升高而减小，这是油液的粘温特性。
油液的粘度随压力的升高而增大防火特性航空上常用的液压油为石油基液压油和磷酸酯液压油。
后一种属于耐燃性液压油类。
衡量耐燃性的一般指标为闪点、着火点和自然着火点。
闪点：在此温度下，液体能产生足够的蒸汽，在特定条件下以一个微小的火焰接近它们时，在油液表面上的任何一点都会出现火焰闪光的现象。
着火点：油液所达到的某一温度，在该温度下油液能连续燃烧5s自然着火点：油液在该温度下会自动着火。
动力装置液压系统中常用的动力源为液压泵液压泵的基本工作原理液压系统使用的液压泵都是容积式的，其工作原理都是利用容积变化来进行吸油、压油的。
1.液压泵工作是靠密封工作腔的容积变化来吸油和压油的。
其输出的油量是由这个密封腔的容积变化量和变化率来决定的。
2.吸油过程中，油液是依靠油箱中油液液面压力与泵密封腔内的压力差来完成的，压油过程，输出压力的大小取决于油液从单向阀排出时所遇到的阻力，即泵的输出压力决定于负载。
3.泵在吸油和压油时，必须使密封腔的油液通路进行转换。
使泵油路进行转换的装置叫作配流装置。
●从工作原理来说，大部分液压泵都是可逆的，即输入压力油，就可输出转速和扭矩，即把液压能转换为机械能，这便成为执行元件——液压马达。
液压泵的类型按结构形式可以分为齿轮式、柱塞式和叶片式三类。
按输出流量能够调节可分为定量泵和变量泵两类。
液压泵的主要性能参数额定压力是指泵规定允许的最佳工作压力。
其值取决于泵的密封件和制造材料的性质和寿命。
排量和流量指在没有泄露的情况下，泵轴每转所排除的液体体积。
它是由泵的密封工作腔的大小决定。
功率和效率输入功率是电动机或发动机的机械功率，是转矩和角速度的乘积。
泵的输出功率是流量Q 和工作压力p的乘积。
液压泵的功率损失主要是由两种损失造成的：一为容积损失，二为机械损失。
与其对应的是容积效率和机械效率。
容积效率：是指泵的流量损失的程度。
机械效率：是指输入泵的转矩损失程度。
●造成泵流量损失的主要原因是泵的内漏和在吸油过程中油液不能全部充满油腔引起的。
即称为泄流损失和填充损失。
●由于泵在工作时存在相对运动部件之间的机械摩擦和油液在泵内的流动表现出来的粘性作用都会引起转矩损失。
齿轮泵1.是定量泵，分为外啮合式和内啮合式2.功率小，噪声大，齿数越多，容积越小。
3.适用于中低压系统工作原理P92下腔（吸油腔）因啮合的齿轮齿逐渐脱开，其密封容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在油箱内压力作用下被吸进来，并随着齿轮转动。
当油进入上腔（压油腔）时，由于齿轮的进入啮合使密封腔容积逐渐减小，从而将油从排油口挤压出去。
齿轮不断旋转，油液便不断地吸入和排出。
柱塞泵1.是变量泵2.分为轴向式（更好）和径向式；3.适用于高压系统工作原理P96斜盘角度不变时，缸体转动带动柱塞在斜盘上滑动，从而改变柱塞孔容积变化。
吸油：柱塞随缸体自下而上回转排油：柱塞随缸体自上而下回转液压泵的限压与卸荷限压定量泵一般都采用溢流阀来限制系统的压力。
当系统的压力高于某个调定压力值时，溢流阀将把多余的油液徘回油箱。
变量泵的变量特性已经使系统最高压力受到限制。
卸荷对装有定流量泵的飞机液压系统，都采用使液压泵出口压力在工作部分不工作时降到最小限度的方法，使其输出功率也最小，这就是定量泵的卸荷。
变量泵具有自动卸荷功能。
P103三种基本回路1.利用工作部分控制开关在中立位卸荷这种方式只能在单一工作系统情况，对于一个泵供压给几个并联工作回路的系统是不适用的。
2.利用卸荷阀自动卸荷（中小型飞机常用）这种方式可以使负载瞬时获得高的工作压力，并使系统压力基本保持恒定。
系统内漏和储压器充气压力不足是使卸荷阀频繁工作的主要原因。
通过卸荷阀工作频率亦可估计系统的内漏严重程度。
3.利用液压继电器卸荷这种卸荷方式可以使卸荷时泵的消耗功率为零。
油液的发热发现“油温过高”指示灯亮时，首先应该使泵停转，并对壳体排油滤和压力油滤进行检查，滤芯的脏物表明泵的缺陷。
液压执行元件直接将液压能转换成机械能。
1.旋转运动型——液压马达2.往复运动型——作动筒（直线往复运动型）作动筒利用液压来克服负载，利用流量来维持运动速度。
输入参数：液体压力和流量——液压功率。
输出参数：力和速度——机械功率。
