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内容简介

　　《飞行性能工程学》以民航飞机为主要对象，依据我国民航相关规章，结合飞机设计、发动机设计、航空公司运营管理和环境条件，系统地介绍了空气动力学原理和飞机的主要性能。
　　《飞行性能工程学》共13章，内容涵盖空气动力学、飞行力学和飞机性能分析的理论基础、方法和应用。第1章介绍飞机的分类和主要组成；第2章介绍国际标准大气的概念；第3章介绍空气动力学的基本概念；第4章介绍螺旋桨的空气动力；第5章介绍飞机的稳定性与操纵性；第6章介绍直升机的飞行原理；第7章介绍飞机性能分析的研究内容和基本方法；第8~13章介绍飞机性能，包括爬升、下降、盘旋、巡航、起飞和着陆性能分析。

内页插图

目录

丛书序
前言
第1章 飞机概述
1.1 飞机的分类
1.2 飞机的主要组成
1.2.1 机身
1.2.2 机翼
1.2.3 尾翼
1.2.4 起落装置
1.2.5 动力装置
1.3 操纵飞机的基本方法
1.3.1 操纵系统
1.3.2 操纵方法

第2章 大气概述
2.1 气体状态方程
2.1.1 大气分层
2.1.2 空气的密度、温度和压强
2.1.3 空气的黏性和压缩性
2.2 国际标准大气
2.2.1 标准大气
2.2.2 国际标准大气表
2.2.3 非标准大气

第3章 空气动力学
3.1 空气流动
3.1.1 气流和相对气流
3.1.2 流线和流线谱
3.1.3 连续性定理
3.1.4 伯努利定理
3.2 高度和速度
3.2.1 全、静压系统
3.2.2 高度
3.2.3 速度
3.3 高速气流
3.3.1 高速气流特性
3.3.2 高速气流的连续性定理和伯努利定理
3.4 升力和阻力
3.4.1 亚音速阶段
3.4.2 跨音速阶段
3.4.3 超音速阶段
3.4.4 后掠翼的空气动力特性

第4章 螺旋桨的空气动力
4.1 螺旋桨的结构
4.1.1 螺旋桨简介
4.1.2 螺旋桨的运动
4.1.3 桨叶迎角的变化
4.2 拉力和旋转阻力
4.2.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力
4.2.2 影响螺旋桨的拉力和旋转阻力的因素
4.3 螺旋桨拉力在飞行中的变化
4.3.1 螺旋桨的变距
4.3.2 拉力随油门位置的变化
4.3.3 拉力随飞行速度的变化
4.3.4 拉力随飞行高度的变化
4.4 螺旋桨的负拉力
4.4.1 飞行速度过大而油门比较小时负拉力的产生
4.4.2 飞行速度不太大而油门过小时负拉力的产生
4.4.3 发动机空中停车时负拉力的产生
4.5 螺旋桨的有效功率和效率
4.5.1 螺旋桨的有效功率
4.5.2 螺旋桨的效率
4.6 螺旋桨的副作用
4.6.1 螺旋桨的进动
4.6.2 螺旋桨的反作用力矩
4.6.3 螺旋桨滑流的扭转作用

第5章 飞机的稳定性与操纵性
5.1 飞机的重心与坐标轴
5.1.1 飞机的重量
5.1.2 飞机的重心
5.1.3 飞机的坐标轴
5.2 飞机的平衡
5.2.1 飞机的俯仰平衡
5.2.2 飞机的方向平衡
5.2.3 飞机的横侧平衡
5.2.4 侧向平衡
5.3 飞机的稳定性
5.3.1 稳定性定义
5.3.2 飞机的俯仰稳定性
5.3.3 飞机的方向稳定性
5.3.4 飞机的横侧稳定性
5.3.5 侧向稳定性
5.3.6 影响飞机稳定性的因素
5.4 飞机的操纵性
5.4.1 飞机的俯仰操纵性
5.4.2 飞机的方向操纵性
5.4.3 飞机的横侧操纵性
5.4.4 侧向操纵性
5.4.5 影响飞机操纵性的因素
5.4.6 飞机的稳定性和操纵性的关系

第6章 直升机
6.1 直升机的分类
6.2 直升机的结构
6.2.1 机身
6.2.2 旋翼
6.2.3 动力装置
6.2.4 传动和操纵系统
6.2.5 尾梁和尾桨
6.2.6 着陆装置
6.3 直升机的飞行原理
6.3.1 旋翼受力
6.3.2 动力传递和控制
6.3.3 操纵及性能

第7章 飞机性能分析方法
7.1 推力法
7.1.1 飞机的推力曲线
7.1.2 推力曲线上的特征点
7.2 功率法
7.2.1 飞机的功率曲线
7.2.2 功率曲线上的特征点
7.3 能量法
7.3.1 能量高度概念
7.3.2 能量变化率
7.3.3 变速上升的上升率
7.4 平飞性能参数
7.4.1 平飞性能参数的变化
7.4.2 飞行包线
7.4.3 环境包线

第8章 爬升
8.1 爬升性能参数
8.1.1 运动方程
8.1.2 上升性能参数
8.1.3 上升操纵原理
8.2 航路爬升方式
8.2.1 典型爬升剖面
8.2.2 航路爬升方式
8.3 航路爬升性能
8.3.1 爬升性能指标
8.3.2 爬升性能图表

第9章 下降
9.1 下降性能参数
9.1.1 运动方程
9.1.2 下降特性参数
9.1.3 下降操纵原理
9.2 航路下降方式
9.2.1 典型下降剖面
9.2.2 航路下降方式
9.3 航路下降性能
9.3.1 下降性能指标
9.3.2 下降性能图表

第10章 盘旋
10.1 盘旋性能参数
10.1.1 运动方程
10.1.2 盘旋中的过载系数
10.1.3 盘旋所需速度
10.1.4 盘旋所需推力（或拉力）和功率
10.1.5 盘旋半径
10.1.6 盘旋时间
10.1.7 盘旋所需燃油
10.2 盘旋的操纵原理
10.2.1 盘旋的三个阶段
10.2.2 盘旋的限制
10.2.3 风对盘旋的影响
10.2.4 侧滑对盘旋的影响
10.2.5 螺旋桨副作用对盘旋的影响
10.3 等待
10.3.1 空中等待方式
10.3.2 等待性能图表

第11章 巡航
11.1 巡航性能参数
11.1.1 续航时间
11.1.2 巡航距离
11.1.3 巡航速度
11.1.4 巡航高度
11.2 巡航性能计算
11.2.1 巡航性能图表
11.2.2 巡航性能举例
11.3 一发停车巡航
11.3.1 一发停车后飞机的性能
11.3.2 等时点和返航点

第12章 起飞
12.1 滑行
12.1.1 推出
12.1.2 滑行
12.2 起飞
12.2.1 起飞全过程
12.2.2 起飞相关速度
12.2.3 起飞性能分析

第13章 着陆
13.1 进场
13.1.1 起落航线
13.1.2 仪表着陆系统
13.2 复飞
13.2.1 复飞全过程
13.2.2 复飞爬升梯度
13.3 着陆
13.3.1 着陆全过程
13.3.2 着陆相关速度
13.3.3 着陆性能分析
参考文献
符号说明
常用单位

精彩书摘

　　《飞行性能工程学》：
　　第1章 飞机概述
　　人类对空中飞行的愿望自古就有，对飞行活动进行了数个世纪顽强不懈的探索。早期的飞行活动是以滑翔机或热气球的形式进行的。直到1903年12月17日，莱特兄弟在美国北卡罗来纳州的基蒂霍克，才实现了人类历史上第一次带动力的、持续的、可控的飞行。
　　在大气层中进行飞行的飞行器称为航空器，航空器根据其任务和目的不同可分为若干种，如图1-1所示。其中飞机是由发动机驱动的，比空气重的固定翼飞行器，在飞行中由作用于机翼上的动态空气反作用力支持。飞机是目前最主要的航空器。它广泛地用于军事和国民经济两方面。本章简单介绍飞机分类及其主要组成部分、操纵飞机的基本方法以及机翼的形状等内容。
　　图1-1航空器的分类
　　1.1 飞机的分类
　　飞机依其分类依据不同，有不同的划分方法，图1-2为飞机按发动机类型、飞行速度和航程进行分类时的划分方法。
　　图1-2飞机的分类
　　1.按飞机的用途划分
　　飞机按用途分为军用飞机和民用飞机两大类。军用飞机是直接参加战斗、保障战斗行动和军事训练的飞机的总称，是航空兵的主要技术装备，主要包括歼击机、轰炸机、歼击轰炸机、强击机、反潜巡逻机、武装直升机、侦察机、预警机、电子对抗飞机、炮兵侦察校射飞机、水上飞机、军用运输机、空中加油机和教练机等。民用飞机泛指一切非军事用途的飞机（如旅客机、货机、农业机、运动机、救护机以及试验研究机等）。
　　2.按发动机类型划分
　　飞机按发动机类型分为螺旋桨式飞机和喷气式飞机。螺旋桨式飞机包括活塞螺旋桨式飞机和涡轮螺旋桨式飞机。喷气式飞机包括涡轮喷气式飞机和涡轮风扇喷气式飞机，该类型的飞机结构简单，飞行速度快，节省燃料，装载量大。
　　3.按发动机数量划分
　　飞机按发动机数量分为单发飞机、双发飞机、三发飞机、四发飞机和多发飞机。
　　4.按飞行速度划分
　　飞机按飞行速度分为亚音速飞机和超音速飞机。亚音速飞机又分为低速飞机（飞行速度低于400km/h）和高亚音速飞机（飞行马赫数为0.8～0.9）。大多数民用客机为高亚音速飞机。
　　5.按飞机航程划分
　　飞机按航程分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。近程飞机的航程一般小于1000km，主要用于支线，因此又称为支线飞机。中程飞机的航程为3000km左右。远程飞机的航程为11000km左右，可以完成中途不着陆的洲际跨洋飞行。中、远程飞机一般用于国内干线和国际航线，又称干线飞机。
　　此外飞机还可按机翼数量分为单翼机、双翼机和多翼机；按机翼的形状分为平直翼飞机、后掠翼飞机和三角翼飞机等；按飞机客座数分为大型、中型和小型飞机。
　　1.2 飞机的主要组成
　　自从世界上出现飞机以来，飞机的结构形式虽然在不断改进，飞机类型不断增多，但到目前为止，除了少数特殊的机型，大多数飞机都是由机身、机翼、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成的。它们各有其独特的功用，民用客机的主要组成部分如图1-3所示。
　　图1-3民用客机的主要组成部分
　　1.2.1 机身
　　机身包含驾驶舱（cockpit）和/或客舱（fuselage），主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其他部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。机身其中有供乘客使用的座位和飞机的控制装置。另外，机身也提供货舱和其他主要飞机部件的挂载点。一些飞行器使用开放的桁架结构。桁架型机身用钢或铝质管子构造图1-4华伦桁架。通过把这些管子焊接成一系列三角形来获得强度和刚性，成为桁架结构。图1-4所示为华伦桁架。
　　较小型飞机的机身内部通常是和外界连通的，机舱内外气压相等，大型飞机的机身大多是增压座舱，增压座舱内的气压由飞机环境控制系统控制，使之高于环境气压并根据飞行高度自动调节，以保证乘员在高空飞行时具有舒适的环境和工作条件。
　　1.2.2 机翼
　　机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行。升力产生的效率是机翼设计时需主要考虑的问题。安装有一副机翼的飞机称为单翼机，两副机翼的飞机称为双翼机。历史上曾流行过双翼机，甚至还出现过多翼机，但现在飞机一般都是单翼机。
　　机翼在飞机的稳定和操纵方面起着重要的作用。机翼上安装的可操纵翼面主要有副翼（ailerons）和襟翼（flaps），如图1-5所示。襟翼一般在机翼的后沿内侧，两边的偏转方向相同，放下襟翼能使机翼升力增大，可用于飞机起飞着陆时降低起降速度；副翼一般在机翼的后沿外侧，两边副翼偏转方向相反，当它偏转时两翼的升力大小不同，可使飞机滚转，副翼又可分为内侧副翼和外侧副翼，外侧副翼主要用于飞机低速飞行。大型飞机还普遍使用减速板或扰流板，用于飞机空中机动和地面滑跑减速，有些飞机上还安装缝翼（slats）、翼刀和翼尖小翼。
　　另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。
　　图1-5机翼组成部分
　　1.机翼的剖面形状
　　机翼横切面的轮廓称为机翼的剖面形状（简称翼剖面）（图1-6）。通常飞机的机翼都是左右对称安装的，也就是关于某一平面是对称的，把该平面称为飞机的对称面，翼剖面就是平行于该对称面的剖面形状。
　　图1-6翼剖面示意图
　　最早的飞机，机翼就是一块平板，模仿风筝在骨架上缝张蒙布，翼剖面就是一个平板剖面。这种机翼升力很小，后来为了增加升力，将翼剖面做成像鸟翼那样的弯拱形状——薄的单凸翼剖面，因此出现了弯弓形翼剖面的机翼，对升力特性有所改进。随着飞行速度的进一步提高，阻力比较大的弓形翼剖面又不适用了。20世纪初，经典流体动力学的方法已经可以成功地用于翼型，并且可能对某些简单翼型外形的升力特性进行数学计算。但是直到1907年俄国空气动力学家儒可夫斯基的机翼理论出来以后，才明确翼剖面应该有个圆头以及上下表面，在之后就出现了平凸形、双凸形、对称形、层流形、菱形、圆弧形等翼剖面，如图1-7所示。
　　图1-7各种翼剖面
　　平凸形和双凸形翼剖面的升力和阻力特性都较好，而且对结构布置和减轻重量也有利，是现代低速飞机广泛采用的翼剖面。
　　对称形翼剖面，前缘比较尖，最大厚度位置靠后，临界马赫数较高，阻力小。这种翼剖面常用于各种飞机的尾翼上和某些高速飞机的机翼上。
　　所谓“层流形翼剖面”是指所设计的翼剖面边界几乎保持层流的摩擦阻力小的翼剖面。这种翼剖面特点是前缘比较尖、最大厚度一般在50%～60%弦长位置、后缘角大、最低压力点尽可能位于翼剖面靠后的部分。这种翼剖面常用于速度较高的飞机上。
　　圆弧形和菱形翼剖面常用在超音速飞机上。这两种翼剖面前端很尖，而且很薄，超音速飞行时阻力小，很有利。但在低速飞行时，升力和阻力特性不好，使飞机的起落性能变差。
　　随着飞机的发展，翼剖面研究已成为飞机空气动力学研究的一个重要部分，世界上很多国家都设有专门的研究机构，至今已研制出了一系列适用于各种不同需要的翼剖面，这就为飞机的设计和制造开辟了更科学、更便捷的道路。
　　（1）翼弦。
　　通常翼剖面由前缘、后缘、上表面、下表面组成，如图1-8所示。其中翼剖面前后缘之间的连线称为翼弦（chord）或几何弦，其长度用c表示。
　　图1-8翼剖面
　　各种翼剖面的形状特点，可以用相对厚度、最大厚度相对位置和中弧曲度等翼剖面参数来表明。
　　（2）相对厚度。
　　相对厚度（t-）——翼剖面的最大厚度（t）（图1-9）与翼弦的比值，也称厚弦比。相对厚度一般用百分数表示为t-=tc×100%（1-1）图1-9最大厚度
　　相对厚度可用来说明翼剖面相对厚薄的程度。如图1-10所示，翼剖面A和翼剖面C虽然翼弦一样长，但翼剖面A的最大厚度比翼剖面C的大，故翼剖面A的相对厚度大。翼剖面A和翼剖面B虽然最大厚度一样，但翼剖面B的翼弦比翼剖面A的长，故翼剖面B的相对厚度比翼剖面A的小。
　　现代飞机翼剖面的相对厚度为3%～14%，超音速飞机用相对厚度较小的薄翼。
　　图1-10相对厚度不同的翼剖面
　　（3）最大厚度相对位置。
　　最大厚度相对位置（X-t）——最大厚度位置（翼剖面的最大厚度所在位置到前缘的距离，即图1-11中的Xt）与翼弦的比值，通常以其百分数来表示，即X-t=Xtc×100%（1-2）图1-11最大厚度位置
　　最大厚度相对位置的大小，表明翼剖面最大厚度离前缘的远近，即表明翼剖面前部的弯曲程度。
　　图1-12中弧线与最大弯度现代飞机的翼剖面，其最大厚度相对位置为30%～50%，层流形翼剖面为50%～60%。
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前言/序言

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