航空概论基础知识

第一章1. 什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？ 答：飞行器在地球大气层内的航行活动为航空。指人造地球卫星、宇 宙飞船等在地球附近空间或太阳系空间飞行。联系：航空航天技术是高度综合的现代科学技术：力学、热力学和 材料学是航空航天的科学基础。电子技术、自动糊控制技术、电脑技 术、喷气推进技术和制造工艺技术对航空航天的进步发挥了重要作 用。医学、真空技术和低温技术的发展促进了航天的发展。2. 飞行器是如何分类的？ 答：飞行器种类是根据其飞行环境和工作方式来划分的3. 航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？ 答：按技术分类和按法律分类。按技术分类主要按飞行原理进行分类， 根据航空器产生升力的原理不同，航空器可分为两大类： 轻于空 气的航空器 重于空气的航空器。轻于空气的航空器包括：气球， 汽艇，飞艇等；重于空气的航空器又分为：固定翼航空器、旋翼航空 器、扑翼机、侧旋转翼机。其中固定翼航空器又分为飞机和滑翔机； 旋翼航空器又分为直升机和旋翼机。按法律分类：分为民用航空器和国家航空器。4. 航天器是怎样分类的?各类航天器如何细分？ 答：分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航 天器分为:人造地球卫星和空间探测器；载人航天器分为载人飞船、 空间站、航天飞机。按照各自的用途和空间结构还可进一步细分5. 航空发展史上第一次和重大事件的时间和地点？ “比斯14”，并在巴黎试飞成功。1908 年，冯如在旧金山自行研 制出我国第一架飞机。1909年7月，法国人L.布莱里奥驾驶自己设 计的一架单翼飞机飞越了英吉利海峡，从法国飞到了英国。1910 年3 月，法国人法布尔又成功地把飞机的使用范围从陆地扩大到水面，试 飞成功世界上第一架水上飞机。1910 年，谭根制成船身式水上飞机， 并创造了当时水上飞机飞行高度的世界纪录。1913年，俄国人丨.西 科斯基成功地研制了装4台发动机的大型飞机，并于同年 8月首飞成 功国内，1914 年，北京南苑航校修理厂潘世忠自行研制出“枪车” 号飞机，并试飞成功。6. 战斗机是如何分代的？各代战斗机典型技术特征是什么?答：按年代分：50年代初到50年中期算第一代，整个60年代可以 算战斗机的第二代，70年代可以算战斗机的第三代，之后的战机称 为第四代。第一代的战斗机有一个共同特点，速度快，高空高速性能 好；第二代战机推重比较高、中高空飞行性能好；第三代战机中低空 亚声速和跨声速机动性突出，具有超视距作战和下视下射能力。第四 代战斗机的特点是：具有超机动性能，可以作超音速巡航，可以同 时攻击多个目标，可以垂直短距起降，多用途，具有隐身功能。7. 新中国成立以来，我国航空工业取得了哪些重大成就？答：1954年7月3日，第一架飞机“初教-5”试飞成功。是中国航空 工业从修理走向制造的里程碑。1958年，歼-6诞生，是我国自主生 产的第一代超声速战斗机。70年代 歼-7歼8问世，是我国研制的第 一种高空高速战机，1998年首飞成功的歼-10是第三代超声速战机，具有完全自主知识产权。 第二章1 地球大气按什么来划分？分为哪些层？各层主要有什么特点？答：按热力学垂直分布对大气分，可以分为以下几层：1，对流层：对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。 在赤道附近为17-18km；在中纬度地区为l0-12km，高纬度为8-9km。 夏季较厚，冬季较薄。在对流层中，因受地表的影响不同，又可分为 三层。在0.61.5km以下叫扰动层或者叫摩擦层；2m以下叫贴 地层；扰动层以上称自由大气.这里平均在17-52C2, 平流层：从对流顶层到约55km的大气层为平流层，这里气流呈水 平运动，25km以下温度随高度变化较小，气温趋于稳定，所以又称 同温层；25km以上，温度随高度升高而升高。在高约1060km范围 内，有厚约20km的臭氧层，因臭氧具有吸收紫外线的能力，故使这 里的平流层温度升高。这里平均温度在一 3C.3, 中间层：从平流顶到距地面85km高度称为中间层。这一层空气更 为稀薄，温度随高度增加而降低。这里也是电离层的底部，流星，极 光都诞生在这里.这里平均温度在-93C4, 热层：从中间顶层到约600km称为热层。顶部温度可达1000k太阳大年可达2000k.电离层的中上部都在这里.这里平均温 度在1727C5, 逃逸层：600km以上叫逃逸层又称外大气层.它的边界可达6400km.温度可达数千k，这里有极光，流星.2什么是国际标准大气？它的意义何在？答：为了提供大气压力和温度的通用参照标准，国际标准化组织规 定了国际标准大气ISA，作为某些飞行仪表和飞机大部分性能数 据的参照基础。3. 气体的状态参数有哪些？当为完全气体时压强t和p满足什么？答：状态参数：密度，温度，压强，及内能和熵、P二密度RT4什么是气流的粘性？气流粘性随温度如何变化？水域温度哪个粘性 大？答：气体流动时，其内部各层之间产生的摩擦力或切应力的性 质，称为气体粘性。温度升高时 液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚 力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性 的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以 粘性就越大5按马赫数的大小，气流速度范围一般是如何划分的？答：在考虑空气压缩性影响时一般在Ma0.3以上，经常使用马 赫数作为速度单位；不考虑压缩性影响，则应该使用km/h、mph、m/s 等单位。飞行器速度在Ma0.3以下可以认为是低速可以不考虑空气 压缩性影响；亚音速；在Ma0.81.2上下为的跨音速；Ma1.25的 为超音速、Ma5. 0以上的为高超音速。6什么是力学的相对性原理?应用它意义何在？答：力学相对性原理伽利略相对性原理仅指经典力学定律在任 何惯性参考系惯性系中数学形式不变，换言之，所有惯性系都是 等价平权的。7什么是流体的质量连续性定理?其物理含义何在？答：理想流体稳定流动时，不通过流断面上的体积流量相等8什么是流体的伯努利方程，物理意义？答：由不可压、理想流体沿流管作定常流动时的伯努利定理知，流 动速度增加，流体的静压将减小；反之，流动速度减小，流体的静压 将增加。但是流体的静压和动压之和，称为总压始终保持不变。伯 努利定理在水力学和应用流体力学中有着广泛的应用。而且由于它是 有限关系式，常用它来代替运动微分方程，因此在流体力学的理论研 究中也有重要意义。9简述低速气流在管道中的流动特点答：低速气流的流速与变截面管道的面积成反比，例如面积越大， 流速越低。10简述高速气流在管道中的流动特点答；超速气流的流速与变截面管道的面积成正比，例如面积越大， 流速越高。11 拉瓦尔喷管是什么形状?气流在其内的流动特点是什么?答： 拉瓦尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件，由两 个锥形管构成，其中一个为收缩管，另一个为扩张管。喷管的前半部 是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至 箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部 逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从 亚音速到音速，直至加速至跨音速。12风洞试验有何作用?为保证缩比模型风洞实验结果尽可能与飞行试 验结果相符,必须保证缩比模型与飞机之间的那几个方面相似?答：流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模 型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他 物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。外形相似，即几何 相似.其二,运动相似,其三动力相似.13什么是雷诺数 ，物理意义是?答；雷诺数一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re二pvd/u，其中v、p、u分别为流体的流速、密度与黏性系数， d为一特征长度。 衡量作用于流体上的惯性力与黏性力相对大小的 一个无量纲相似参数，用Re表示，即Re= pvl/n，式中P流体密度；v流场中的特征速度；I特征长度；n流体的黏性系数。14超声速气流通过正激波后其流动参数分别是如何变化的?答：经过激波，气体的压强、密度、温度都会突然升高，流速则突 然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音 速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。利用经过激 波气体密度突变的特性，可以用光学仪器把激波拍摄下来见风洞测 量方法。理想气体的激波没有厚度，是数学意义的不连续面。实际 气体有粘性和传热性，这种物理性质使激波成为连续式的，不过其过 程仍十分急骤。因此，实际激波是有厚度的，但数值十分微小，只有 气体分子自由程的某个倍数，波前的相对超音速马赫数越大，厚度值 越小.15什么是临界马赫数？简述提高临界马赫数的意义方法.答：物体外表上最大流速到达当地声速时所对应的自由流的马赫数。 采用特殊翼剖面翼型的机翼。它能提高机翼的临界马赫数，使机 翼在高亚音速时阻力急剧增大的现象推迟发生。它的翼型被称为超临 界翼型.17什么是局部激波?何为跨声速流场？答：随着飞行马赫数增大，在飞行马赫数还未到达1,即来流速度还 在亚声速范围内时机翼外表上仍然会出现小区域的超声速流动并产 生局部激波.跨声速流动是流体在流场中速度接近声速的流动。跨声 速流动可分为外部绕流如绕翼型、机身等的流动和内部流动如 喷管、叶栅等处的流动两个方面。18什么是超声速飞机的声爆和声障？答：当物体接近音速时，会有一股强大的阻力，使物体产生强烈的 振荡，速度衰减。这一现象被俗称为音障。突破音障时，由于物体本 身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激 波面，在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时， 会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为音爆。采用耐热材料钛合金和不锈钢等、加装隔热设备、安装冷却系统等，保证飞机不会因高温而损毁。第三章1. 神魔是翼型?神魔是迎角？ 答:翼型：机翼上切下的翼剖面；迎角：翼型与迎面气流的相对位置2. 翼型和机翼的几何参数分别有哪些？ 答：1.翼型的几何参数：翼型弦长、翼型中线、弯度。机翼的几何参 数：翼展、翼根弦长、展弦比、平均气动弦长、削根比等3. 简述在小的正迎角下，翼型升力产生的原理。答：由于翼型的作用，当气流流过上翼面时流动通道变窄，气流速度 增大，压强降低，并低于前方气流的大气压；而气流流过下翼面时， 由于翼型前端上仰，气流受到阻拦，且流动通道扩大，气流速度减小， 压强增大，并高于前方气流的大气压。因此，在上下翼面之间就形成 了一个压强差，从而产生了一个向上的升力4. 影响机翼升力的因素有哪些？分别如何影响？ 答：(1)机翼面积的影响 ;飞机的升力主要由机翼产生，而机翼的升 力又是由于机翼上下翼面的压强差产生的，因此，如果压强差所作用 的机翼面积越大，则产生的升力也就越大。机翼面积通常用“S”来 表示。需要注意的是，机翼面积应包括同机翼相连的那部分机身的面 积。机翼所产生的升力与机翼面积成正比 (2)相对速度的影响; 风 速越大，产生的空气动力也就越大，机翼上产生的升力也就越大。(3) 空气密度的影响 ; (4)机翼剖面形状和迎角的影响 ;不同的剖面 和不同的迎角，会使机翼周围的气流流动状态(包括流速和压强)等发 生变化，因而导致升力的改变。5. 试述飞机增升装置的种类和增升原理答： (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，延缓气流别离6. 飞机在飞行过程中会出现哪些类型的阻力？试说明低速飞机各种 阻力的影响因素及减阻措施 答：摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。 原因及减阻措 施:摩擦阻力是由于大气的粘性而产生的。摩擦阻力的大小，取决于 空气的粘性、飞机外表的状况、附面层中气流的流动情况和同气流接 触的飞机外表积的大小。空气的粘性越大，飞机外表越粗糙，飞机的 外表积越大，则摩擦阻力越大。为了减小摩擦阻力，应在这些方面采 取必要的措施。，为了减小飞机的压差阻力，应尽量减小飞机的最大 迎风面积，并对飞机的各部件进行整流，做成流线形，有些部件如活 塞式发动机的机头应安装整流罩。 诱导阻力是伴随着升力而产生的 可以通过增大展弦比，选择适当的平面形状(如椭圆形的机翼平面形 状)，增加“翼梢小翼”等来减小诱导阻力。干扰阻力”就是飞机各 部件组合到一起后由于气流的相互干扰而产生的一种额外阻力，在设 计时要妥善地考虑和安排各部件的相对位置，必要时在这些部件之间 加装流线形的整流片，使连接处圆滑过渡，以减小干扰阻力。7. 飞机的气动布局形式有哪些？ 答：主要有常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局和飞翼布局 等。8. 拆声速飞机机翼常采用的翼型有哪些？ 答：后掠机翼、三角形机翼、变后掠机翼、边条机翼等9. 简述后掠机翼、三角形机翼、变后掠机翼、边条机翼、鸭式布局和 无尾式布局飞机的主要气动特点 答：变后掠翼布局，优势在于可以适应高速和低速时的不同要求，起 降性能好，缺点是结构的复杂性严重增加了飞机重量。无尾布局的最 大优点是高速飞行时性能优异，阻力小，结构强度大外形布局低速飞机超声速飞机小展现后掠翼、头部尖和细长的圆柱机身正常式、鸭式布局、无平尾式布局11. 飞机起飞和着陆性能指标有哪些？如何提高飞机的起飞和着陆性 能？ 答：起飞性能：起飞滑跑距离、离地速度、起飞距离。着陆性能：着 陆距离、接地速度、滑跑距离。逆风起飞、增大发动机推力、减小翼 载荷、采用增升装置可以缩短滑跑距离，提高起飞性能。设置襟翼、 缝翼等增升装置，控制机翼的附面层，使用阻力版、减速伞或反推力 装置可以提高着陆性能。12. 净升限的定义？答：净升限是指飞机能作水平直线飞行的最大高度。13. 最小平飞速度、最大平飞速度和巡航速度分别指的什么？ 答：最小平飞速度：飞机在一定的高度上维持飞机定常水平飞行的最 小速度。最大平飞速度：飞机在一定的高度上左水平飞行时，发动机 以最大推力工作能到达的最大飞行速度。巡航速度：发动机在每公里 消耗燃油最少的情况下飞机的飞行速度。14. 飞机的操纵性能指什么？驾驶员如何实现飞机的俯仰、偏航、滚 转动作？ 答：飞机的操纵性是指飞机对操纵的反应特性。飞行员通过用手向后 拉或向前推驾驶杆实现俯仰，向左或向右压驾驶杆可以实现偏航、滚 转。15. 什么是飞机的稳定性？ 答:飞机在受到扰动后恢复初始状态的能力。16. 神魔是飞机的机动性？ 答：飞机的机动性是指飞机在一定时间间隔内改变飞行状态的能力。17. 飞机的纵向稳定性中，为什么焦点要在重心之后？ 答：只有焦点在重心之后飞机才具有俯仰稳定性18. 什么是侧滑？飞机是如何恢复方向平衡的?答：飞机的侧滑指在摆动副翼向左右倾斜时向右左蹬方向舵。 方向舵可以改变机身指向，但是偏航力矩被向着另一边倾斜的机翼产 生的升力的水平分力抵消。19. 飞机通过什么装置恢复其横测平衡？答：垂直尾翼第四章1,发动机可以分为哪几种类型？各类发动机有何特点？飞行发动机机火箭发:呦机火鬲冲圧发动机涡轮冲压发动机化学能此箭发动机豐涡轮发刼机固酒渥合火箭发动机丄脉动式喷久发动机涡轮喷气发动.捉涡轮轴发动机滿轮番发动机隅轮螺浆发动机渦轮X扇发动机空气喷气发动机2,活塞式航空发动机有哪些部分组成？答：主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气（汽油和空气）进行燃烧的地方。气缸内容 纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞（俗称电嘴）， 以及进、排气门。3，试述活塞式航空发动机的四个行程和每一个行程的过程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循 环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨 胀冲程和排气冲程。首先进入“进气冲程”，气缸头上的进气门打开，排气门关闭， 活塞从上死点向下滑动到下死点为止，气缸内的容积逐渐增大，气压 降低低于外面的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体，通 过打开的进气门被吸入气缸内。“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转，把活塞由下死点 向上推动。这时进气门也同排气门一样严密关闭。气缸内容积逐渐减 少，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时，混合气 体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧 室”。工作冲程”，也是第三个冲程。在压缩冲程快结束，活塞接近上 死点时，气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花，将混合气体点 燃“排气冲程”。工作冲程结束后，由于惯性，曲轴继续旋转，使 活塞由下死点向上运动。这时进气门仍旧关闭，而排气门大开，燃烧 后的废气便通过排气门向外排出。当活塞到达上死点时，绝大部分 的废气已被排出。然后排气门关闭，进气门打开，活塞又由上死点下 行，开始了新的一次循环。4，衡量活塞式航空发动机性能的指标有哪些？ 答：包括有效功率，功率重量比，燃料消耗比率。5，衡量喷气发动机的主要性能参数是哪些？ 答：包括推力，单位推力，推重比，单位耗油率。6，何谓喷气发动机的推重比，单位消耗率？答：发动机在海平面静止条件下于最大状态加力发动机为全加力状 态所产生的推力与发动机结构重量力之比称为发动机推重比， 是发动机的重要性能指标之一。产生单位推力1N每小时所消耗的燃油量，其单位为kg/(N*h)。7，试述涡轮喷气发动机的主要组成部分及其各部分的功用。答：1进气道：进气道的主要作用就是将空气在进入压气机之前 调整到发动机能正常运转的状态。2压气机：压气机由定子页片与转子页片交错组成，一对定子页 片与转子页片称为一级，定子固定在发动机框架上，转子由转子轴与 涡轮相连。现役涡喷发动机一般为8-12级压气机。级数越多越往后 压力越大。3燃烧室：空气经过压气机压缩后进入燃烧室与煤油混合燃烧，膨 胀做功；紧接着流过涡轮，推动涡轮高速转动。因为涡轮与压气机转 子连在一根轴上，所以压气机与涡轮的转速是一样的。最后高温高速 燃气经过喷管喷出，以反作用力提供动力。4涡轮是将燃烧室出口的高温，高压燃气的大部分能量转变为机 械能，高速旋转并产生较大的功率，由涡轮轴输出。5加力燃烧室：在经过涡轮后的高温燃气中仍然含有部分未来得及 消耗的氧气，在这样的燃气中继续注入煤油仍然能够燃烧，产生额外 的推力。所以某些高性能战机的发动机在涡轮后增加了一个加力燃烧 室afterburner，或后燃器，以到达在短时间里大幅度提高发动 机推力的目的。6尾喷管：作用是将由涡轮流出的，仍具有一定能量的燃气膨胀加 速，以较大的速度排出发动机，用以产生推力。7附属系统与附件传动系统用以保证发动机正常工作的附属系统、 附件。8，涡轮螺桨发动机的结构有何特点？ 答：是将燃气发生器产生的大部分可用能量由动力涡轮吸收并从动力 轴上输出用以带动飞机的螺旋桨旋转。螺旋浆旋转时把空气排在后 面，由此产生拉力使飞机向前飞行。9，涡轮风扇发动机的结构有何特点？答：与涡轮螺将发动机结构相似，增加了风扇和驱动风扇的低压涡轮。 并直径大大缩短增加桨叶的数目和排数，并包在机匣内。10，什么叫桨扇发动机？答：桨扇发动机，又称无涵道风扇发动机。燃气通过动力涡轮输出轴 功率传动桨扇的11，涡轮轴发动机用在什么航空器上？有何特点？答：用在直升机上，具有重量轻，体积小，功率大，振动小，易于启 动即便与维修和操纵等一系列优点。12，试比较说明涡轮喷气发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮风扇发动机，涡轮桨扇发动机和涡轮轴发动机的结构特点。涡轮喷气发动机进气道压气机燃烧室涡轮加力燃烧室尾喷管涡轮螺旋桨发动机螺旋桨减速器涡轮风扇发动机增加风扇和低压涡轮，桨叶包在机匣内涡轮桨扇发动机进气道压气机燃烧室涡轮桨扇涡轮轴发动机进气道压气机燃烧室燃气发生器涡轮动力涡轮排气装置及体器13，试述冲压发动机的工作原理、它为何不能单独使用？答：发动机压缩空气的方法，是靠飞行器高速飞行时的相对气流进入 发动机进气道中减速，将动能转变成压力能。因为静止时不能产生推 力，要靠其他动力装置将其加速到达一定速度后才能正常工作。14，试述脉冲式发动机的工作原理。答：脉动喷气发动机工作时，首先把压缩空气打入单向活门，或使发 动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油咀喷油，火花塞 点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，虽 然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等，仍会继续向外喷，所以在 燃烧室内造成空气稀薄的现象，使压强显著降低到小于大气压，于是 空气再次打开单向活门流入燃烧室，喷油点火燃烧，开始第二个循环。 15，试述火箭发动机的分类和特点。答：按形成喷气流动能的能源不同可分为化学能火箭发动机和非化学 能火箭发动机；按推进剂类型不同分为液体，固体，固液混合发动 机三类。16，试述几种组合式发动机。 答：垂直起降发动机，高推重比涡轮风扇发动机，超燃冲压发动机， 脉冲爆震发动机。第五章1. 对飞行器结构的一般要求是什么？答：1空气动力要求飞行器应满足飞行性能所要求的气动外形和 外表质量2重量和强度、刚度要求3使用维护要求4工艺 和经济性要求2. 飞机的组成包括哪几大部件和哪些系统？答：飞机由机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置五大部分组成；有机载设备、燃油系统、电气系统、操纵系统等3. 飞机结构中翼梁、翼肋、衍条和蒙皮分别起什么作用？答;翼梁：承受全部或大部分弯矩和剪力；翼肋：将纵向骨架和蒙皮 连成一体，把由桁条和蒙皮传来的空气动力载荷传递给翼梁，蒙皮： 形成流线型的机翼外外表4. 前三点式起落架和后三点式起落架相比有那些优缺点？答：优点着陆简单，安全可靠。具有良好的方向稳定性,侧风着陆时较 安全。地面滑行时，操纵转弯较灵活。可以减小着陆后的滑跑距离。 缺点：前起落架的安排较困难，尤其是对单发动机的飞机，机身前部剩 余的空间很小。前起落架承受的载荷大、尺寸大、构造复杂，因而质 量大。着陆滑跑时处于小迎角状态，因而不能充分利用空气阻力进行 制动。