航概復(fù)習(xí)知識要點

1、航概復(fù)習(xí)知識要點 作者: 日期: 航空航天概論要點 第一章航空航天發(fā)展概況 11 航空航天基本概念 航空：載人或不載人的飛行器在地球大氣層中的航行運動。航空按英使用方向有軍用航 空和民用航空之分。軍用航空泛指用于軍事目的的一切航空活動，主要包括作戰(zhàn)、偵察、運 輸、警戒、訓(xùn)練和聯(lián)絡(luò)救生等。民用航空泛指利用各類航空器為國民經(jīng)濟服務(wù)的非軍事性飛 行活動。民用航空分為商業(yè)航空和通用航空兩大類。航天是指載人或不載人的航天器在地球 大氣層之外的航行活動，又稱空間飛行或者宇宙航行。航天實際上又有軍用和民用之分。 1.2 飛行器的分類、構(gòu)成與功用 在地球大氣層內(nèi)、外飛行的器械稱為飛行器.在大氣層內(nèi)飛行的飛行器

2、稱為航空器. 航空器 輕于空氣的航空器 氣球 飛艇 重于空氣的航空器 固定翼航空器 飛機 滑翔機 旋翼航空器 直升機 旋翼機 撲翼機 傾轉(zhuǎn)旋翼機 航天器是指在地球大氣層以外的宇宙空間，基本按照天體力學(xué)的規(guī)律運動的各類飛行器。 航夭器 無人航天器 人造地球衛(wèi)星 科學(xué)衛(wèi)星 應(yīng)用衛(wèi)星 技術(shù)試驗衛(wèi)星 空間探測器 月球探測器 行星和行星際探測器 皴人航天器 載人飛船 衛(wèi)星式載人飛船 登月載人飛船 空間站 航天飛機 空天飛機 1. 3航空航天發(fā)展概況 17 8 3年6月5日，法國的蒙哥爾費兄弟用麻布制成的熱氣球完成了成功的升空表演。 18 5 2年,法國人H.書法爾在氣球上安裝了一臺功率約為2 2 3 7

3、W的蒸汽機，用來帶動 一個三葉螺旋槳,7吏其成為第一個可以操縱的氣球，這就是最早的飛艇。 1 9 03年12月17日，弟弟奧維爾萊特，駕駛“飛行者” 1號進行了試飛，當天共飛行 了 4次，其中最長的一次在接近Imi n的時間里飛行了 260m的距離。這是人類歷史上第一 次持續(xù)而有控制的動力飛行。 194 7年10月14日，美國X-1研究機，首次突破了聲障”。 噴氣式戰(zhàn)斗機（我國習(xí)慣稱殲擊機）的更新?lián)Q代代表了航空技術(shù)的發(fā)展歷程。 代 特點 代衣機型 第代戰(zhàn)斗機 高亞聲速或低超音速、后掠翼、裝渦噴發(fā)動機、 帶航炮和空空火箭，后期裝備第代空空導(dǎo)彈和機 栽雷達 米格J5、F-100 x米格 9 第二代

4、戰(zhàn)斗機 小展弦比薄機翼和帶加力的渦噴發(fā)動機，飛行速度 達到2倍聲速，用第二代空空導(dǎo)彈取代了空空火箭 和第代空空導(dǎo)彈，配裝有晶體管雷達的火控系 統(tǒng)。 F-4、米格2 1、幻影III 第三代戰(zhàn)斗機 邊條翼、前緣襟翼、翼身融合等先進氣動布局以 及電傳操縱和主動控制技術(shù)，裝渦輪風(fēng)扇發(fā)動機， 具有烏的亞聲速機動性.配備多管速射航炮和先進 的中距和近距格斗導(dǎo)彈，般裝有脈沖多普初雷 達和全天候火控系統(tǒng)，具有參目標跟蹤和攻擊能 力，平視顯示器和和多功能顯示器為主要的座艙 儀衣。第三代戰(zhàn)斗機在突出中、低空機動性的同 時，可靠性、維修性和戰(zhàn)斗生存性得到很人改善。 F-15. F-16.米格一29、蘇 -27、幻影

5、-2 000 第四代戰(zhàn)斗機 綜合使用了隱身、航電、材料、發(fā)動機和氣動設(shè) 計方面的最新技術(shù)成果發(fā)展而成，是種全面先進 的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機。 F-2 2. (F-35) 火箭之父:俄國的K齊奧爾科夫斯基 195 7年1 0月4日,世界上第一顆人造地球衛(wèi)星從蘇聯(lián)的領(lǐng)土上成功發(fā)射。 1 9 69年7月20日，“阿波羅”1 1號飛船首次把兩名航天員N.阿姆斯特朗和A 奧爾徳 林送上了月球表而。 1986年1月28日，“挑戰(zhàn)者”號發(fā)射升空不久即爆炸，7劃航天員全部罹難。 2 003年美國當?shù)貢r間2月1日，載有7冬航天員的“哥倫比亞”號航天飛機結(jié)朿任務(wù)返 回地球，在著陸前16分鐘發(fā)生意外，航天飛機解體墜毀，機上航

6、天員全部罹難。 1.4我國的航空航天工業(yè) 新中國自行設(shè)計并研制成功的第一架飛機是殲教lo 我國自行設(shè)計制造并投入成批生產(chǎn)和大量裝備部隊的第一種飛機是初教6。 我國第一架噴氣式戰(zhàn)斗機是殲5型飛機，是一種高亞聲速殲擊機。 殲6飛機是我國第一代超聲速戰(zhàn)斗機，可達1. 4倍聲速。 我國第二代超聲速戰(zhàn)斗機包括殲7和殲8系列。 殲8系列飛機的研制成功，標志著我國的軍用航空工業(yè)進入了一個自行研究、自行設(shè)計 和自行制造的新階段。 殲10戰(zhàn)斗機是我國自行研制的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代戰(zhàn)斗機，實現(xiàn)了我國戰(zhàn)斗 機從第二代向第芻弋的歷史性跨越。 北京” 1號是新中國自行研制的第一架輕型旅客機。由北京航空航天大學(xué)的

7、前身北京 航空學(xué)院的師生設(shè)計、生產(chǎn)。 2007年2月26日，國務(wù)院正式批準我國大飛機國家重大專項立項實施，標志著我國大型 民用客機和大型運輸機進入工程研制階段。 1 97 0年4月24日21時35分,我國第一枚運載火箭“長征” 1號攜帶著中國的第一 顆人造地球衛(wèi)星，從我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射場發(fā)射升空，10分鐘后，衛(wèi)星順利進入軌道。 1970年4月24日，我國成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅” 1號。 我國的氣象衛(wèi)星稱為風(fēng)云”系列。 我國成功研制和發(fā)射了 “北斗”導(dǎo)航定位衛(wèi)星。 20 0 3年10月15日，“長征” 2號F運載火箭，托著我國第一艘載人飛船“神州” 5號勝 利升空。我國第一位航天員楊利

8、偉。 20 0 5年10月12日上午9時，搭載費俊龍和聶海勝兩名中國航天員的“神州” 6號飛 船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。 2007年1 0月24日18時05分，“嫦娥”1號月球探測衛(wèi)星從西昌發(fā)射中心由“長征” 3號甲運載火箭成功發(fā)射。 20 0 8年9月25日21時10分“神州” 7號飛船發(fā)射，在軌期間，中國航天員翟志剛在 搭檔劉伯明和景海鵬的協(xié)助下首次出倉進行太空行走，飛船飛行到第3 1圈時，成功釋放伴 飛小衛(wèi)星。 第二章。飛行環(huán)境及飛行原理 2.1飛行環(huán)境 飛行環(huán)境包括大氣飛行環(huán)境和空間飛行環(huán)境。根據(jù)大氣中溫度隨髙度的變化，可將大氣 層劃分為對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層5個層次

9、。 人氣層 特點 對流層 氣溫隨高度增加而降低；風(fēng)向、風(fēng)速經(jīng)常變化;空氣上下對流劇烈：有云、雨、霧、 雪等天氣現(xiàn)象。對流層是天氣變化最復(fù)雜的層，飛行中所遇到的各種天氣變化幾 乎都出現(xiàn)在這一層中。（最低） 平流層 空氣沿鉛垂方向的運動較弱，因而氣流較平穩(wěn)，能見度較好。（較低） 中間層 氣溫隨高度升高而下降，且空氣有相當強烈的鉛垂方向的運動。（中間） 熱層 空氣密度極小，空氣處于高度電離狀態(tài)，溫度隨高度增高而上升。（次高） 散逸層 空氣極其稀薄，大氣分子不斷地向星際空間逃逸。（最高） 連續(xù)性假設(shè):研究飛行器和大氣之間的相對運動時，氣體分子之間的距離完全可以忽略 不計，即耙氣體看成連續(xù)的介質(zhì)。 大氣

10、的粘性是空氣在流動過程中表現(xiàn)出的一種物理性質(zhì)，也叫做大氣的內(nèi)摩擦力。大氣 的粘性，主要是氣體分子作不規(guī)則運動的結(jié)果。 對于像空氣這種內(nèi)摩擦系數(shù)很小的流體，當物體在空氣中的運動速度不是很大時，粘性 的作用也就不很明顯，此時，可以采用理想流體模型來做理論分析。通常把不考慮粘性的流 體（即流體的內(nèi)摩擦系數(shù)趨于零的流體），稱為理想流體或無粘流體。 當氣流的速度較小時，壓強的變化星較小，其密度的變化也很小，因此在研究大氣低速流動的有關(guān)問題時，叮以不考慮大氣可壓縮性的影響。但肖大氣流動的速度較髙時，由于可 壓縮性的影響，使猖大氣以超聲速流過飛行器表而時與低速流過飛行器表而時有很大的并 別，在某些方而甚至還

11、會發(fā)生質(zhì)的變化。就必須考慮大氣的可壓縮性（氣體的可壓縮性是指 當氣體的壓強改變時其密度和體積改變的性質(zhì)）。 聲速是指聲波在物體中傳播的速度。聲速的大小和傳播介質(zhì)有關(guān)。在對流層中,氣溫隨 高度增加而降低，聲速也隨著降低。 馬赫數(shù)Ma,衡疑空氣被壓縮程度的大小。Ma = -,v表示在一泄髙度上，飛行器的飛 a 行速度衛(wèi)表示該處的聲速。 根據(jù)Ma的大小，可以把飛行器的飛行速度劃分為如下區(qū)域： Ma 0.4為低速飛行 0.4 v Ma 5.0為高超聲速匕行 2.2 流動氣體的基本規(guī)律 相對運動原理：“空氣流動，物體不動”和“空氣靜止，物體運動”產(chǎn)生的空氣動力效果 完全一樣。只要物體和空氣之間有相對運動

12、，就會在物體上產(chǎn)生空氣動力。 可壓縮流體沿管道流動的連續(xù)性方程:=6冬人2 =劉異3 =常數(shù) 不可壓縮流體沿管道流動的連續(xù)性方程:V,A,= v2A2 = v3A3 =常數(shù)（A為所取 截面的而積） 不可壓理想流體的伯努利方程:P+-亦=總壓=常數(shù)，P =靜壓丄刖=動壓 2 2 低速氣流的流動特點：（此時近似認為不可壓縮）A? %血 九則有。不變*2 V勺丿2 Pi o 髙速氣流的流動特點：A2 V九則有Q Pl； 反之 4|,則有 a vpp2 2）,經(jīng)濟性好、耗油率低。 渦輪噴氣發(fā)動機的工作狀態(tài)：起飛狀態(tài)、最大狀態(tài)、額定狀態(tài)、巡航狀態(tài)、慢車狀態(tài)（P1 6 5） 3.4火箭發(fā)動機 火箭發(fā)動機特

13、點:不僅自帶燃燒劑，而且自帶氧化劑，它既能在大氣層內(nèi)工作，也可在 大氣層外的真空中工作。 火箭發(fā)動機的主要性能參數(shù):推力、沖量和總沖、比沖 液體火箭發(fā)動機的組成和工作原理一一推進劑輸送系統(tǒng) 擠壓式輸送系統(tǒng)是利用高壓氣體（壓強為2 53 ONIPa）經(jīng)減壓閥減壓（將壓力降至 3 .55.5MP a ）后，進入氧化劑箱和燃燒劑箱。 泵式運送系統(tǒng)是利用渦輪泵提高來自貯箱的推進劑的壓強,使推進劑按規(guī)泄的流量和壓 強進入燃燒室。推進劑貯箱壓強低，結(jié)構(gòu)質(zhì)星較輕，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于推力大、工 作時間長的火箭發(fā)動機。 液體火箭發(fā)動機的主要優(yōu)點是比沖高，推力范用大，能反復(fù)起動，較易控制推力的大小, 工作時

14、間較長，在航天器的推進系統(tǒng)中應(yīng)用較多,但不宜長期存放在貯箱中。采用預(yù)包裝技 術(shù),可以很大程度上克服液體火箭發(fā)動機作戰(zhàn)使用性能差的缺點。 固體火箭發(fā)動機的優(yōu)缺點 優(yōu)點 1. 結(jié)構(gòu)比較簡單，無復(fù)雜的推進劑輸送系統(tǒng)和強制冷卻系統(tǒng)，除推力向量控 制機構(gòu)外無其他活動部件,可靠性較高； 2. 裝有固體火箭發(fā)動機的導(dǎo)彈操作簡單,發(fā)射準備工作和本身啟動比液體火 箭發(fā)動機方便。 3. 固體推進劑性能穩(wěn)泄，可以使裝填狀態(tài)下的固體火箭發(fā)動機在發(fā)射陣地上 長期貯存，適合戰(zhàn)略使用要求。 缺點 1. 固體推進劑能量比液體推進劑低，比沖較??； 2. 裝藥的初始溫度對燃燒室的壓力和工作時間影響很大,且發(fā)動機工作時間較 第四章

15、飛行器機載設(shè)備 機載設(shè)備是各種測量傳感器、各類顯示儀表和顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、 自動控制系統(tǒng)、電源電氣系統(tǒng)等設(shè)備和系統(tǒng)的統(tǒng)稱。機載設(shè)備將飛行器的各個組成部分連接 起來，相當于飛行器的大腦、神經(jīng)和指揮系統(tǒng)。它能幫助飛行員安全地、及時地、可靠地、 精確地操縱飛行器;保障飛行器的各項任務(wù)功能、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的實現(xiàn)：自動地完成預(yù)左的 飛行任務(wù)（如自動導(dǎo)航，自動著陸等）;完成某些飛行員無法完成的操縱任務(wù)（如高難度的特技 飛行動作、危險狀態(tài)自動攻擊等）。 4 .1傳感器、飛行器儀表與顯示系統(tǒng) 飛行狀態(tài)參數(shù)包括線運動參數(shù)和角運動參數(shù)。線運動參數(shù)包括飛行髙度、速度和線加速 度;角運動參數(shù)包括姿態(tài)

16、角、姿態(tài)角速度和姿態(tài)角加速度。 飛行高度的測量 絕對高度一一距實際海平面的垂直距離； 相對高度一一距選左的參考面（如起飛OR著陸的機場地平而）的垂直距離； 真實高度一一距飛行器正下方地而的垂直距離： 標準氣壓髙度一一距國際標準氣壓基準平而的垂直距離。 P 1 89.P191氣壓是髙度表及氣壓式空速表的原理 陀螺儀:定軸性、進動性 P19 8陀螺地平儀原理 機械儀表。 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)相對簡單，顯示淸晰： 缺點:部件間存在摩擦影響顯示精度；壽命短、易受振動、沖擊的影響：在低亮度環(huán)境 中需要照明;不易實現(xiàn)綜合顯示。 電子顯示系統(tǒng)優(yōu)點： 1. 顯示靈活多樣，形象逼真，顯示形式有字符、圖形、表格等，并可以用

17、彩色顯示。 2. 容易實現(xiàn)綜合顯示,所以減少了儀表數(shù)量，使儀表板布局簡潔，便于觀察： 3. 由于消除了機械儀表因摩擦、振動等引起的附加誤差,顯示精度顯著提髙。 4. 釆用固態(tài)器件，壽命長，可靠性髙： 5. 隨著集成化程度的提高，重量不斷減輕，價格不斷下降。 顯示系統(tǒng)發(fā)展趨勢： 彩色液晶顯示器:重量輕、體積小、低功耗、高淸晰度和髙可靠性T大屏幕全景顯示器 T語音進行指令控制 4.2飛行器導(dǎo)航系統(tǒng) 導(dǎo)航是把航空器、航天器、火箭和導(dǎo)彈等運動體從一個地方引導(dǎo)到目的地的過程。 目前常用的飛行器導(dǎo)航方式有:無線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、圖像匹配導(dǎo)航和天 文導(dǎo)航等。 無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（P 2 0 5208）

18、 1. 測向無線電導(dǎo)航系統(tǒng)-全向信標系統(tǒng) 2. 測距無線電導(dǎo)航系統(tǒng) 3. 測距差無線電導(dǎo)航系統(tǒng) 4. 測速無線電導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（P210） 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):GPS系統(tǒng)共有24顆導(dǎo)航衛(wèi)星，21顆主星3顆備份 圖像匹配導(dǎo)航系統(tǒng)： 原理:預(yù)先將飛行器經(jīng)過的地域，通過大氣測量、航空攝影、衛(wèi)星攝影或己有的地形圖等 方法將地形數(shù)拯（主要是地形位置和髙度數(shù)據(jù)）制做成數(shù)字化地圖，儲存在飛行器的計算機 中。 圖像匹配導(dǎo)航可以分為地形匹配導(dǎo)航和景象匹配導(dǎo)航兩種。 43飛行器飛行控制系統(tǒng) 電傳操縱系統(tǒng)是將飛行員的操縱動作通過微型操縱桿轉(zhuǎn)變?yōu)殡娭噶钚盘?，由電纜傳輸?shù)?信號處理

19、系統(tǒng)處理后，再控制執(zhí)行機構(gòu)輸出力和位移，操縱氣動舵而來駕駛飛行器。 目前主要采用余度技術(shù)提高電傳操縱系統(tǒng)的可靠性。余度技術(shù)就是指在同一架飛行器上 并列著三套（或四套）相同（或相似）的電傳操縱裝置，通過il算機軟件把它們組合在一起， 形成幾個操縱通道。幾套裝置同時工作，互相監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)故障自動隔離有故障的通道，其余 通道繼續(xù)正常工作，仍能保持原有的操縱性能，提高了系統(tǒng)的可靠性。 自動駕駛儀包括敏感元件、綜合放大裝置、執(zhí)行裝置三個部分。另外自動駕駛系統(tǒng)還包 括人工操縱指令輸入裝宜。 第五章飛行器的構(gòu)造 5.1對飛行器結(jié)構(gòu)的一般要求和常用的結(jié)構(gòu)材料 飛行器結(jié)構(gòu)就是飛行器各受力部件和支撐構(gòu)件的總稱。 對飛行器結(jié)構(gòu)的一般要求： 1. 空氣動力要求 2. 重疑和強度、剛度的要求 3. 使用維護要求 4. 工藝和經(jīng)濟性要求 飛行器結(jié)構(gòu)采用