《民航概论》教学课件：第二章 民用航空器

5、飞机
• 指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞 行的重于空气的航空器。 • 飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大， 并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼 提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为 飞机，这两条缺一不可。譬如：一个飞行器它的密度小于空 气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中 滑翔，则被称为滑翔机；飞行器的机翼如果不固定，靠机翼 旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。因此飞机的精确定义 就是：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航 空器。
农业机
初级教练机
高级教练机
第一节 民用航空器的分类和发展
三、民用航空器的使用概况和使用要求
• 使用概况
• 使用要求
•安全性 •快速 •经济性 •舒适程度 •环保要求
第二节 飞行基本原理
一、飞机升力的产生
飞机的种类虽然繁多，但它们的基本原理都是
类似的，它们像鸟一样有一个翅膀，但这个翅膀是
固定不动的，称之为机翼。通过发动机的推力或螺 旋桨的拉力使飞机向前运动，在前进中气流流过机 翼产生升力使飞机升空。
8、扑翼机
• 机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的 航空器。又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力， 还产生向前的推动力。中国春秋时期就有人试图制 造能飞的木鸟。15世纪意大利的达· 芬奇绘制过扑 翼机的草图。1930年，一架意大利的扑翼机模型进 行过试飞。此后出现过多种扑翼机的设计方案，但 由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解 决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
• 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。 • 伯努利定理基本内容：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。
重于空气
动力驱动
风筝 飞机 旋翼飞行器 扑翼机
Байду номын сангаас、气球
• 类别与材质
类别：主要分为一下几种：拱门 氢气球 小气球 音乐球 气模 广告气球 升空球 水上球 珠光球 饰景 气球 魔术气球 荧光球 热气球 材质：橡胶 铝膜 乳胶 塑料 牛津布 PVC 铝箔 PA PE
•本意：
用橡胶做成的囊。内可以充气，用做装饰品。
远程客机
中程客机
近程客机
货机
通用航空飞机
• 通用航空是指使用民用航空器从事公共航空运输以 外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、 渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、 气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化 体育等方面的飞行活动。 • 从事通用航空活动，应当具备下列条件： （一）有与所从事的通用航空活动相适应，符合 保证飞行安全要求的民用航空器； （二）有必需的依法取得执照的航空人员； （三）符合法律、行政法规规定的其他条件。
• 飞艇获得的升力主要来自其内部充满的比空气轻的 气体，如氢气、氦气等。现代飞艇一般都使用安全 性更好的氦气来提供升力，另外飞艇上安装的发动 机提供部分的升力。发动机提供的动力主要用在飞 艇水平移动以及艇载设备的供电上，所以飞艇相对 于现代喷气飞机来说节能性能较好，而且对于环境 的破坏也较小。
• 一般从结构上看，飞艇可分为三种类型：硬式飞艇、 半硬式飞艇和软式飞艇。硬式飞艇是由其内部骨架 （金属或木材等制成）保持形状和刚性的飞艇，外 表覆盖着蒙皮，骨架内部则装有许多为飞艇提供升 力的充满气体的独立气囊。半硬式飞艇要保持其形 状主要是通过气囊中的气体压力，另外部分也要依 靠刚性骨架。二十世纪二十年代，一艘意大利制造 的半硬式飞艇从挪威前往阿拉斯加的途中穿过了北 极点，这是人类历史上第一架到达北极点的飞行器。
2、飞艇
• 飞艇是一种轻于空气的航空器，它与气球最大的区 别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨 大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控 制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以 密度比空气小的浮升气体（氢气或氦气）借以产生 浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾 面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。
• 交通工具
也叫热气球。无推进装置的轻于空气的航空器。 由气囊和吊在气囊下面的吊篮或吊舱组成。气囊内 充以密度比空气小的浮升气体，使气球升空。是一 种无动力装置的航空器。在薄橡皮、橡胶布或塑胶 等制成的囊袋中，灌进氢氦等气体鼓成球体。由于 比空气轻，可以凭借空气浮力上升。可用于大气研 究、跳伞训练、侦察拦阻敌机以及散发宣传品等， 小型的也可作玩具。吊舱用以放置仪器设备，有的 可以乘人。
• 中国在10世纪时就以纸糊灯笼下燃松脂得以升空作 为军事信号，这种松脂灯(又名孔明灯)就是一种原 始的热气球。1783 年6月4日，法国人蒙哥尔费兄 弟表演了他们制作的热气球。1783年法国物理学家 J.A.C.查理制成和试放第一个氢气球。19世纪初氢 气球已成为军事、体育运动和科学试验方面很有实 用价值的航空器。氢气球有易燃易爆的缺点。20世 纪20年代以后，出现了用氦气代替氢气的氦气球。 氦气球比较安全，但价格昂贵。30年代以后，气球 在高空探测科学研究方面的应用日趋广泛。1960年 前后，载人气球的飞升高度已达34.5千米，不载人 气球达到46千米，载重量已可超过5000千克。
3、滑翔机
• 滑翔机（glider）是一种没有动力装置，重于空气 的固定翼航空器。它可以由飞机拖曳起飞，也可用 绞盘车或汽车牵引起飞，更初级的还可从高处的斜 坡上下滑到空中。在无风情况下，滑翔机在下滑飞 行中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失 高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中，滑 翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高，通常称为翱翔。 滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。
7、旋翼机
• 旋翼机是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，它除去旋翼 外，还带有一副螺旋桨以提供前进的动力，一般也装有较小 的机翼在飞行中提供部分升力。旋翼机与直升机的最大区别 是，旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连，发动机不是以 驱动旋翼为飞机提供升力，而是在旋翼机飞行的过程中，由 前方气流吹动旋翼旋转产生升力，象一只风车；而直升机的 旋翼与发动机传动系统相连，既能产生升力，又能提供飞行 的动力，象一台电风扇。由于旋翼为自转式，传递到机身上 的扭矩很小，因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨，但 是一般装有尾翼，以控制飞行。
第二章 民用航空器
第一节 民用航空器的分类和发展
一、航空器的分类 航空器是指在大气层内飞行的飞行器，如气球、滑
翔机、飞艇、飞机、直升机等。它们靠空气的静浮 力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。
航天器是指在空间飞行的飞行器，如人造地球卫星、
载人飞船、空间探测器、航天飞机等。它们在运载 火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后在引 力作用下完成轨道运动。
4、风筝
• 风筝为中国人发明，相传墨翟以木头制成木鸟，研制三年而 成,是人类最早的风筝起源，后来其学生鲁班用竹子，改进墨 翟的风筝材质，更而演进成为今日多线风筝。 • 风筝源于春秋时代，至今已2000余年。相传“墨子为木鸢， 三年而成，飞一日而败。”到南北朝，风筝开始成为传递信 息的工具,从隋唐开始的。由于造纸业的发达，民间开始用纸 来裱糊风筝。到了宋代，放风筝成为人们喜爱的户外活动。 宋人周密的《武林旧事》写道：“清明时节，人们到郊外放 风鸢，日暮方归。”“鸢”就指风筝。北宋张择端的《清明 上河图》，宋苏汉臣的《百子图》里都有放风筝的生动景象。 • 当今，我国放风筝活动，在对外文化交流，加强与世界各国 人民友谊，发展经济和旅游事业中发挥着重要作用。
飞机上的作用力
• 阻力
飞机飞行在空气中会有各种阻力，阻力是与飞 机运动方向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进， 这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原 因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰
阻力。
• 1.摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当 空气流过飞机表面时，由于粘性，空气同飞机表面 发生摩擦，产生一个阻止飞机前进的力，这个力就 是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，决定于空气的粘性， 飞机的表面状况，以及同空气相接触的飞机表面积。 空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大， 摩擦阻力就越大。 • 2.压差阻力——人在逆风中行走，会感到阻力的作 用，这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成 的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会 产生压差阻力。
• 火箭是以火箭发动机为动力的飞行器，可以 在大气层内，也可以在大气层外飞行。 导弹是装有战斗部的可控制的火箭，有主要 在大气层外飞行的弹道导弹和装有翼面在大 气层内飞行的地空导弹、巡航导弹等。
自由气球 非动力驱动：气球 系留气球 刚性汽艇 非刚性汽艇 航空器 非动力驱动 滑翔机
轻于空气
动力驱动：飞艇
• 现代滑翔机主要用于体育运动，分初级滑翔机和高 级滑翔机。前者主要用于训练飞行，后者主要用于 竞赛和表演。滑翔机具有与飞机显著不同的狭长机 翼，机身外形细长，呈流线体。机体表面光滑，甚 至打蜡，藉以提高升阻比，减小滑翔飞行中的下滑 角。衡量滑翔性能优劣的参量称滑翔比（前进距离 与下沉高度之比），滑翔比与升阻比的数值相等。 现代高级滑翔机的升阻比已超过50。
6、直升机
• 直升机主要由机体和升力（含旋翼和尾桨）、动 力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成。旋 翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传 动轴及减速器等组成的机械传动系统来驱动，也 可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。目前实际 应用的是机械驱动式的单旋翼直升机及双旋翼直 升机，其中又以单旋翼直升机数量最多。
• 直升机的突出特点是可以做低空（离地面数米）、 低速（从悬停开始）和机头方向不变的机动飞行， 特别是可在小面积场地垂直起降。由于这些特点使 其具有广阔的用途及发展前景。在军用方面已广泛 应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、 战场救护、侦察巡逻、指挥控制、通信联络、反潜 扫雷、电子对抗等。在民用方面应用于短途运输、 医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质 勘探、护林灭火、空中摄影等。海上油井与基地间 的人员及物资运输是民用的一个重要方面。 • 目前直升机相对飞机而言，振动和噪声水平较高、 维护检修工作量较大、使用成本较高，速度较低， 航程较短。直升机今后的发展方向就是在这些方面 加以改进。
第一节 民用航空器的分类和发展
二、民用飞机的分类
• 航线飞机 •通用航空飞机
航线飞机
• 也成为运输机，是体型较大、载客量较多的集体 飞行运输工具，用于来往国内及国际商业航班。 民航客机一般由航空公司运营。执行商业航班飞 行的客机主要分为干线客机、支线客机。客机按 航程分为短程、中程、远程。客机按起飞重量与 载客量分为小型、中型、大型。客机按驱动方式 分为螺旋桨式客机、喷气式客机。
飞机上的作用力
• 升力
飞机的升力绝大部分是由机翼产生，尾翼通常产生负升力， 飞机其他部分产生的升力很小，一般不考虑。从上图我们可以 看到：空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼 上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面 比较凸出，流管较细，说明流速加快，压力降低。而机翼下表 面，气流受阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。这里 我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压 力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。 这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引 力形成的重力，从而翱翔在蓝天上了。
• 滑翔机具有与飞机显著不同的狭长机翼（即较大的机翼展弦 比），机身外形细长，呈流线体。高级滑翔机的机翼展弦比 可达30以上，在设计上趋向于驾驶员躺卧舱中，以便减小机 身截面积。机体表面光滑,甚至打蜡,借以提高滑翔机的升阻 比，减小滑翔飞行中的下滑角。人们常用滑翔比（滑翔中前 进距离与下沉高度之比）来衡量滑翔性能的优劣。