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內容簡介

　　《飛行性能工程學》以民航飛機為主要對象，依據我國民航相關規章，結閤飛機設計、發動機設計、航空公司運營管理和環境條件，係統地介紹瞭空氣動力學原理和飛機的主要性能。
　　《飛行性能工程學》共13章，內容涵蓋空氣動力學、飛行力學和飛機性能分析的理論基礎、方法和應用。第1章介紹飛機的分類和主要組成；第2章介紹國際標準大氣的概念；第3章介紹空氣動力學的基本概念；第4章介紹螺鏇槳的空氣動力；第5章介紹飛機的穩定性與操縱性；第6章介紹直升機的飛行原理；第7章介紹飛機性能分析的研究內容和基本方法；第8~13章介紹飛機性能，包括爬升、下降、盤鏇、巡航、起飛和著陸性能分析。

內頁插圖

目錄

叢書序
前言
第1章 飛機概述
1.1 飛機的分類
1.2 飛機的主要組成
1.2.1 機身
1.2.2 機翼
1.2.3 尾翼
1.2.4 起落裝置
1.2.5 動力裝置
1.3 操縱飛機的基本方法
1.3.1 操縱係統
1.3.2 操縱方法

第2章 大氣概述
2.1 氣體狀態方程
2.1.1 大氣分層
2.1.2 空氣的密度、溫度和壓強
2.1.3 空氣的黏性和壓縮性
2.2 國際標準大氣
2.2.1 標準大氣
2.2.2 國際標準大氣錶
2.2.3 非標準大氣

第3章 空氣動力學
3.1 空氣流動
3.1.1 氣流和相對氣流
3.1.2 流綫和流綫譜
3.1.3 連續性定理
3.1.4 伯努利定理
3.2 高度和速度
3.2.1 全、靜壓係統
3.2.2 高度
3.2.3 速度
3.3 高速氣流
3.3.1 高速氣流特性
3.3.2 高速氣流的連續性定理和伯努利定理
3.4 升力和阻力
3.4.1 亞音速階段
3.4.2 跨音速階段
3.4.3 超音速階段
3.4.4 後掠翼的空氣動力特性

第4章 螺鏇槳的空氣動力
4.1 螺鏇槳的結構
4.1.1 螺鏇槳簡介
4.1.2 螺鏇槳的運動
4.1.3 槳葉迎角的變化
4.2 拉力和鏇轉阻力
4.2.1 螺鏇槳的拉力和鏇轉阻力
4.2.2 影響螺鏇槳的拉力和鏇轉阻力的因素
4.3 螺鏇槳拉力在飛行中的變化
4.3.1 螺鏇槳的變距
4.3.2 拉力隨油門位置的變化
4.3.3 拉力隨飛行速度的變化
4.3.4 拉力隨飛行高度的變化
4.4 螺鏇槳的負拉力
4.4.1 飛行速度過大而油門比較小時負拉力的産生
4.4.2 飛行速度不太大而油門過小時負拉力的産生
4.4.3 發動機空中停車時負拉力的産生
4.5 螺鏇槳的有效功率和效率
4.5.1 螺鏇槳的有效功率
4.5.2 螺鏇槳的效率
4.6 螺鏇槳的副作用
4.6.1 螺鏇槳的進動
4.6.2 螺鏇槳的反作用力矩
4.6.3 螺鏇槳滑流的扭轉作用

第5章 飛機的穩定性與操縱性
5.1 飛機的重心與坐標軸
5.1.1 飛機的重量
5.1.2 飛機的重心
5.1.3 飛機的坐標軸
5.2 飛機的平衡
5.2.1 飛機的俯仰平衡
5.2.2 飛機的方嚮平衡
5.2.3 飛機的橫側平衡
5.2.4 側嚮平衡
5.3 飛機的穩定性
5.3.1 穩定性定義
5.3.2 飛機的俯仰穩定性
5.3.3 飛機的方嚮穩定性
5.3.4 飛機的橫側穩定性
5.3.5 側嚮穩定性
5.3.6 影響飛機穩定性的因素
5.4 飛機的操縱性
5.4.1 飛機的俯仰操縱性
5.4.2 飛機的方嚮操縱性
5.4.3 飛機的橫側操縱性
5.4.4 側嚮操縱性
5.4.5 影響飛機操縱性的因素
5.4.6 飛機的穩定性和操縱性的關係

第6章 直升機
6.1 直升機的分類
6.2 直升機的結構
6.2.1 機身
6.2.2 鏇翼
6.2.3 動力裝置
6.2.4 傳動和操縱係統
6.2.5 尾梁和尾槳
6.2.6 著陸裝置
6.3 直升機的飛行原理
6.3.1 鏇翼受力
6.3.2 動力傳遞和控製
6.3.3 操縱及性能

第7章 飛機性能分析方法
7.1 推力法
7.1.1 飛機的推力麯綫
7.1.2 推力麯綫上的特徵點
7.2 功率法
7.2.1 飛機的功率麯綫
7.2.2 功率麯綫上的特徵點
7.3 能量法
7.3.1 能量高度概念
7.3.2 能量變化率
7.3.3 變速上升的上升率
7.4 平飛性能參數
7.4.1 平飛性能參數的變化
7.4.2 飛行包綫
7.4.3 環境包綫

第8章 爬升
8.1 爬升性能參數
8.1.1 運動方程
8.1.2 上升性能參數
8.1.3 上升操縱原理
8.2 航路爬升方式
8.2.1 典型爬升剖麵
8.2.2 航路爬升方式
8.3 航路爬升性能
8.3.1 爬升性能指標
8.3.2 爬升性能圖錶

第9章 下降
9.1 下降性能參數
9.1.1 運動方程
9.1.2 下降特性參數
9.1.3 下降操縱原理
9.2 航路下降方式
9.2.1 典型下降剖麵
9.2.2 航路下降方式
9.3 航路下降性能
9.3.1 下降性能指標
9.3.2 下降性能圖錶

第10章 盤鏇
10.1 盤鏇性能參數
10.1.1 運動方程
10.1.2 盤鏇中的過載係數
10.1.3 盤鏇所需速度
10.1.4 盤鏇所需推力（或拉力）和功率
10.1.5 盤鏇半徑
10.1.6 盤鏇時間
10.1.7 盤鏇所需燃油
10.2 盤鏇的操縱原理
10.2.1 盤鏇的三個階段
10.2.2 盤鏇的限製
10.2.3 風對盤鏇的影響
10.2.4 側滑對盤鏇的影響
10.2.5 螺鏇槳副作用對盤鏇的影響
10.3 等待
10.3.1 空中等待方式
10.3.2 等待性能圖錶

第11章 巡航
11.1 巡航性能參數
11.1.1 續航時間
11.1.2 巡航距離
11.1.3 巡航速度
11.1.4 巡航高度
11.2 巡航性能計算
11.2.1 巡航性能圖錶
11.2.2 巡航性能舉例
11.3 一發停車巡航
11.3.1 一發停車後飛機的性能
11.3.2 等時點和返航點

第12章 起飛
12.1 滑行
12.1.1 推齣
12.1.2 滑行
12.2 起飛
12.2.1 起飛全過程
12.2.2 起飛相關速度
12.2.3 起飛性能分析

第13章 著陸
13.1 進場
13.1.1 起落航綫
13.1.2 儀錶著陸係統
13.2 復飛
13.2.1 復飛全過程
13.2.2 復飛爬升梯度
13.3 著陸
13.3.1 著陸全過程
13.3.2 著陸相關速度
13.3.3 著陸性能分析
參考文獻
符號說明
常用單位

精彩書摘

　　《飛行性能工程學》：
　　第1章 飛機概述
　　人類對空中飛行的願望自古就有，對飛行活動進行瞭數個世紀頑強不懈的探索。早期的飛行活動是以滑翔機或熱氣球的形式進行的。直到1903年12月17日，萊特兄弟在美國北卡羅來納州的基蒂霍剋，纔實現瞭人類曆史上第一次帶動力的、持續的、可控的飛行。
　　在大氣層中進行飛行的飛行器稱為航空器，航空器根據其任務和目的不同可分為若乾種，如圖1-1所示。其中飛機是由發動機驅動的，比空氣重的固定翼飛行器，在飛行中由作用於機翼上的動態空氣反作用力支持。飛機是目前最主要的航空器。它廣泛地用於軍事和國民經濟兩方麵。本章簡單介紹飛機分類及其主要組成部分、操縱飛機的基本方法以及機翼的形狀等內容。
　　圖1-1航空器的分類
　　1.1 飛機的分類
　　飛機依其分類依據不同，有不同的劃分方法，圖1-2為飛機按發動機類型、飛行速度和航程進行分類時的劃分方法。
　　圖1-2飛機的分類
　　1.按飛機的用途劃分
　　飛機按用途分為軍用飛機和民用飛機兩大類。軍用飛機是直接參加戰鬥、保障戰鬥行動和軍事訓練的飛機的總稱，是航空兵的主要技術裝備，主要包括殲擊機、轟炸機、殲擊轟炸機、強擊機、反潛巡邏機、武裝直升機、偵察機、預警機、電子對抗飛機、炮兵偵察校射飛機、水上飛機、軍用運輸機、空中加油機和教練機等。民用飛機泛指一切非軍事用途的飛機（如旅客機、貨機、農業機、運動機、救護機以及試驗研究機等）。
　　2.按發動機類型劃分
　　飛機按發動機類型分為螺鏇槳式飛機和噴氣式飛機。螺鏇槳式飛機包括活塞螺鏇槳式飛機和渦輪螺鏇槳式飛機。噴氣式飛機包括渦輪噴氣式飛機和渦輪風扇噴氣式飛機，該類型的飛機結構簡單，飛行速度快，節省燃料，裝載量大。
　　3.按發動機數量劃分
　　飛機按發動機數量分為單發飛機、雙發飛機、三發飛機、四發飛機和多發飛機。
　　4.按飛行速度劃分
　　飛機按飛行速度分為亞音速飛機和超音速飛機。亞音速飛機又分為低速飛機（飛行速度低於400km/h）和高亞音速飛機（飛行馬赫數為0.8～0.9）。大多數民用客機為高亞音速飛機。
　　5.按飛機航程劃分
　　飛機按航程分為近程飛機、中程飛機和遠程飛機。近程飛機的航程一般小於1000km，主要用於支綫，因此又稱為支綫飛機。中程飛機的航程為3000km左右。遠程飛機的航程為11000km左右，可以完成中途不著陸的洲際跨洋飛行。中、遠程飛機一般用於國內乾綫和國際航綫，又稱乾綫飛機。
　　此外飛機還可按機翼數量分為單翼機、雙翼機和多翼機；按機翼的形狀分為平直翼飛機、後掠翼飛機和三角翼飛機等；按飛機客座數分為大型、中型和小型飛機。
　　1.2 飛機的主要組成
　　自從世界上齣現飛機以來，飛機的結構形式雖然在不斷改進，飛機類型不斷增多，但到目前為止，除瞭少數特殊的機型，大多數飛機都是由機身、機翼、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成的。它們各有其獨特的功用，民用客機的主要組成部分如圖1-3所示。
　　圖1-3民用客機的主要組成部分
　　1.2.1 機身
　　機身包含駕駛艙（cockpit）和/或客艙（fuselage），主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備；還可將飛機的其他部件如尾翼、機翼及發動機等連接成一個整體。機身其中有供乘客使用的座位和飛機的控製裝置。另外，機身也提供貨艙和其他主要飛機部件的掛載點。一些飛行器使用開放的桁架結構。桁架型機身用鋼或鋁質管子構造圖1-4華倫桁架。通過把這些管子焊接成一係列三角形來獲得強度和剛性，成為桁架結構。圖1-4所示為華倫桁架。
　　較小型飛機的機身內部通常是和外界連通的，機艙內外氣壓相等，大型飛機的機身大多是增壓座艙，增壓座艙內的氣壓由飛機環境控製係統控製，使之高於環境氣壓並根據飛行高度自動調節，以保證乘員在高空飛行時具有舒適的環境和工作條件。
　　1.2.2 機翼
　　機翼的主要功用是産生升力，以支持飛機在空中飛行。升力産生的效率是機翼設計時需主要考慮的問題。安裝有一副機翼的飛機稱為單翼機，兩副機翼的飛機稱為雙翼機。曆史上曾流行過雙翼機，甚至還齣現過多翼機，但現在飛機一般都是單翼機。
　　機翼在飛機的穩定和操縱方麵起著重要的作用。機翼上安裝的可操縱翼麵主要有副翼（ailerons）和襟翼（flaps），如圖1-5所示。襟翼一般在機翼的後沿內側，兩邊的偏轉方嚮相同，放下襟翼能使機翼升力增大，可用於飛機起飛著陸時降低起降速度；副翼一般在機翼的後沿外側，兩邊副翼偏轉方嚮相反，當它偏轉時兩翼的升力大小不同，可使飛機滾轉，副翼又可分為內側副翼和外側副翼，外側副翼主要用於飛機低速飛行。大型飛機還普遍使用減速闆或擾流闆，用於飛機空中機動和地麵滑跑減速，有些飛機上還安裝縫翼（slats）、翼刀和翼尖小翼。
　　另外，機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。
　　圖1-5機翼組成部分
　　1.機翼的剖麵形狀
　　機翼橫切麵的輪廓稱為機翼的剖麵形狀（簡稱翼剖麵）（圖1-6）。通常飛機的機翼都是左右對稱安裝的，也就是關於某一平麵是對稱的，把該平麵稱為飛機的對稱麵，翼剖麵就是平行於該對稱麵的剖麵形狀。
　　圖1-6翼剖麵示意圖
　　最早的飛機，機翼就是一塊平闆，模仿風箏在骨架上縫張濛布，翼剖麵就是一個平闆剖麵。這種機翼升力很小，後來為瞭增加升力，將翼剖麵做成像鳥翼那樣的彎拱形狀——薄的單凸翼剖麵，因此齣現瞭彎弓形翼剖麵的機翼，對升力特性有所改進。隨著飛行速度的進一步提高，阻力比較大的弓形翼剖麵又不適用瞭。20世紀初，經典流體動力學的方法已經可以成功地用於翼型，並且可能對某些簡單翼型外形的升力特性進行數學計算。但是直到1907年俄國空氣動力學傢儒可夫斯基的機翼理論齣來以後，纔明確翼剖麵應該有個圓頭以及上下錶麵，在之後就齣現瞭平凸形、雙凸形、對稱形、層流形、菱形、圓弧形等翼剖麵，如圖1-7所示。
　　圖1-7各種翼剖麵
　　平凸形和雙凸形翼剖麵的升力和阻力特性都較好，而且對結構布置和減輕重量也有利，是現代低速飛機廣泛采用的翼剖麵。
　　對稱形翼剖麵，前緣比較尖，最大厚度位置靠後，臨界馬赫數較高，阻力小。這種翼剖麵常用於各種飛機的尾翼上和某些高速飛機的機翼上。
　　所謂“層流形翼剖麵”是指所設計的翼剖麵邊界幾乎保持層流的摩擦阻力小的翼剖麵。這種翼剖麵特點是前緣比較尖、最大厚度一般在50%～60%弦長位置、後緣角大、最低壓力點盡可能位於翼剖麵靠後的部分。這種翼剖麵常用於速度較高的飛機上。
　　圓弧形和菱形翼剖麵常用在超音速飛機上。這兩種翼剖麵前端很尖，而且很薄，超音速飛行時阻力小，很有利。但在低速飛行時，升力和阻力特性不好，使飛機的起落性能變差。
　　隨著飛機的發展，翼剖麵研究已成為飛機空氣動力學研究的一個重要部分，世界上很多國傢都設有專門的研究機構，至今已研製齣瞭一係列適用於各種不同需要的翼剖麵，這就為飛機的設計和製造開闢瞭更科學、更便捷的道路。
　　（1）翼弦。
　　通常翼剖麵由前緣、後緣、上錶麵、下錶麵組成，如圖1-8所示。其中翼剖麵前後緣之間的連綫稱為翼弦（chord）或幾何弦，其長度用c錶示。
　　圖1-8翼剖麵
　　各種翼剖麵的形狀特點，可以用相對厚度、最大厚度相對位置和中弧麯度等翼剖麵參數來錶明。
　　（2）相對厚度。
　　相對厚度（t-）——翼剖麵的最大厚度（t）（圖1-9）與翼弦的比值，也稱厚弦比。相對厚度一般用百分數錶示為t-=tc×100%（1-1）圖1-9最大厚度
　　相對厚度可用來說明翼剖麵相對厚薄的程度。如圖1-10所示，翼剖麵A和翼剖麵C雖然翼弦一樣長，但翼剖麵A的最大厚度比翼剖麵C的大，故翼剖麵A的相對厚度大。翼剖麵A和翼剖麵B雖然最大厚度一樣，但翼剖麵B的翼弦比翼剖麵A的長，故翼剖麵B的相對厚度比翼剖麵A的小。
　　現代飛機翼剖麵的相對厚度為3%～14%，超音速飛機用相對厚度較小的薄翼。
　　圖1-10相對厚度不同的翼剖麵
　　（3）最大厚度相對位置。
　　最大厚度相對位置（X-t）——最大厚度位置（翼剖麵的最大厚度所在位置到前緣的距離，即圖1-11中的Xt）與翼弦的比值，通常以其百分數來錶示，即X-t=Xtc×100%（1-2）圖1-11最大厚度位置
　　最大厚度相對位置的大小，錶明翼剖麵最大厚度離前緣的遠近，即錶明翼剖麵前部的彎麯程度。
　　圖1-12中弧綫與最大彎度現代飛機的翼剖麵，其最大厚度相對位置為30%～50%，層流形翼剖麵為50%～60%。
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前言/序言

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