航空运输地理 课件 第二章 地球与飞行

第二章

地球与飞行目录01-认识地球02-飞行偏移03-导航04-航图05-航空与气象认识地球01

地球在宇宙中可谓沧海之一粟，是太阳系八大行星之一，行星是绕恒星公转、本身不发光的星体。按离太阳由近及远的次序地球排为第三颗，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星，距离太阳1.5亿公里。地球地球一方面绕自身地轴转动，叫做自转；另一方面又在围绕着太阳旋转，叫做公转。地球的运动

地球赤道半径6378.137千米，极半径6356.752千米，平均半径约6371千米，赤道周长大约为40076千米，呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。地球表面积5.1亿平方公里，其中71%为海洋，29%为陆地，在太空上看地球呈蓝色。地球空间位置

地球内圈为一同心状圈层构造，由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳。地球外部圈层可划分为三个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈。地球圈层结构太阳系的八大行星地球的圈层结构内部圈层地壳地幔地核外部圈层大气圈水圈生物圈

地球的内部圈层结构地球圈层结构组成

地球的外部圈层结构

民用航空领域的大型客机一般会于离地表10公里的高空（即平流层的底部）以上巡航，这是为了避开对流层频繁的对流运动，而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。在平流层底部飞行，主要优势有以下几个方面：第一，能见度高。第二，受力稳定。第三，噪声污染小。第四，安全系数高。

地球的自转及其影响1.地球自转的方向地球绕自转轴自西向东的转动，从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺时针旋转。2.地球自转的周期

地球自转一周的时间是23小时56分4秒，即一个恒星日。恒星日是地球相对于遥远的恒星（除太阳外）自转一周所用的时间。而地球相对于太阳自转一周的时间为24小时，称一个太阳日。3.地球自转的速度

地球自转的角速度约为15°每时；线速度在赤道处最快，逐渐向两极减小，极点为零。4.地球自转的影响

地球自转主要造成了昼夜更替、地方时差、地转偏向等重要现象。地转偏向力示意图

地球的公转及其影响1.地球公转的速度及周期

地球以平均29.79公里/秒的线速度和平均1°/日的角速度沿着一个偏心率很小的椭圆绕着太阳公转，走完一圈大约9.4亿公里的路程要花365天又5小时48分46秒，即大约一年。2.地球公转的影响

地球公转是造成四季更替、昼夜长短不同、正午太阳高度不同、五带形成等的主要原因。

飞行偏移02

在地球上运动的物体总是力求保持它的方向和速度，但是由于地球本身在旋转，从而使各地的方向坐标不断地变化，也就是东、南、西、北的方向在不断的变化，这就使运动物体相对发生了偏转。

导航03导航是指通过测量航空器航行中的位置、方向、距离和速度等航行参数，引导飞机沿选定航线安全、准确、准时到达目的地的方法，它是航空器正常航行必不可少的技术手段。本章将介绍空中导航的发展历程和常用的导航方法。一、目视导航飞行员可以通过目测显著地标对照简易的地图来确定飞机位置，用指南针来辨别飞行方向，这种导航方法称为目视导航。特点：依赖天气、地理条件指南针飞行者一号二、推测导航飞行员需要依靠简陋的机械式飞行仪表测量航行方向和速度，根据飞机在风中的航行规律在航空地图上进行地图作业来推测飞机的位置，这种导航方法称为推测导航。

特点：云上夜间飞行，但有累积误差领航尺地图作业机械式飞行仪表三、天文导航根据人们掌握的自然天体的准确位置和运行规律，利用机载设备测量天体相对于飞机参考面的天体高度角和方向角，从而计算出飞机位置和航向的技术方法。特点：自主式、无电磁干扰、精度高，但受天气制约领航尺四、无线电导航无线电导航是利用机载无线电导航设备接收和处理来自无线电导航台站发射的无线电波，从而获得导航几何参量，确定飞机位置及飞往预定点的航向、时间，引导飞机沿选定航线安全、高效地完成飞行任务。特点：复杂气象可用、无时间限制、精度高，但易被干扰和破坏无线电导航原理四、无线电导航（一）无线电波的传播特性无线电波在理想均匀媒质中沿直线传播；无线电波在不连续媒质的界面上必然发生反射；无线电波在理想均匀媒质中传播速度恒定。利用上述无线电波传播的特性可以测定接收目标的导航几何参量四、无线电导航（二）无线电导航设备1.空中交通管制设备（1）一次雷达PSR一次雷达由发射系统向飞机发出无线电脉冲信号，信号从飞机上反射回来，由雷达接收后在空中交通管制中心的设备显示屏上显示出来飞机的位置。包括：航路监视雷达（ARSR）、机场监视雷达（ASR）和机场场面监视雷达（SSRS）和精密进近雷达（PAR）一次雷达工作原理四、无线电导航（二）无线电导航设备1.空中交通管制设备（2）二次雷达SSR二次雷达采用无线电脉冲信号的接送和问答的方式，先由地面询问雷达发射特定编码的询问信号，飞机上的应答机收到询问信号后，经译码处理再由应答机将回答信号发回地面，得到飞机的编号、高度、方向等参数。二次雷达工作原理四、无线电导航（二）无线电导航设备2.终端区进近着陆引导设备（1）中频无向信标台（NDB）中频无向信标台（NDB）是一种陆基导航设备，与机载自动定向仪（ADF）配合使用组成自动定向系统（ADF系统），它是近程无线电振幅测角系统。特点：结构简单、价格低廉，但受天气影响，精度低

ADF系统四、无线电导航（二）无线电导航设备2.终端区进近着陆引导设备（2）甚高频全向信标台（VOR）/测距仪（DME）甚高频全向信标台（VOR）是一种陆基近程无线电相位测角系统，测距仪（DME）是一种陆基超高频无线电测距系统，两者组成VOR/DME测角测距近程导航系统，实现航路或终端区的定位和定向。特点：VOR系统不受天气影响、精度高，但台址选择严格

VOR系统DME系统四、无线电导航（二）无线电导航设备2.终端区进近着陆引导设备（3）仪表着陆系统（ILS）仪表着陆系统（ILS）是机场终端区引导飞机精密进近着陆的主要导航设备，俗称盲降系统。由地面台和机载导航设备组成，地面台包括航向信标台（LOC）、下滑信标台（GS）和指点标台（MB）。特点：不受天气影响、精度高度，但费用昂贵，易干扰

航向台

下滑台天线ILS工作原理四、无线电导航（二）无线电导航设备2.终端区进近着陆引导设备（4）微波着陆系统（MLS）微波着陆系统（MLS）的工作原理与仪表着陆系统（ILS）基本相同，地面台包括方位台、仰角台、反方位台、精密测距仪等。特点：容量大、多路径、信号稳定、精度高、费用低

MLS工作原理四、无线电导航（二）无线电导航设备2.航路导航设备传统导航：由NDB、VOR、DME等导航设备引导，为飞机提供准确的方位和相对距离，使飞机按照逐台飞行的方法实现航路飞行。区域导航：可以用VOR/DME导航，但在飞机上增设航线计算机，它接收两个VOR台的信号后计算出一条不依赖于地面台的航线，并计算出假想的航路点，飞机在这些航路点上进行定向和定位。区域导航五、惯性导航惯性导航设备

惯性导航系统（INS）是利用惯性敏感元件测量飞机相对于惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的运动初始条件下，由计算机解算出飞机的姿态、方位、速度和位置等参数，从而引导飞机完成预定的飞行任务。特点：自主式导航，但有累积误差

六、卫星导航北斗卫星导航系统示意图全球卫星导航系统（GNSS）是把导航台设置在人造卫星上的一种导航系统，属于星基无线电导航设备。全球卫星定位系统（GPS）GLONASS伽利略（Gaileo）北斗卫星导航系统（BDS）特点：范围广、经济性好航图04

航图是专为满足空中航行需要而绘制的地球的一部分及其地物和地形的图像，全称为航空地图。本章将介绍航图的概念和基本要素。航图航图是专为满足空中航行需要而绘制的地球的一部分及其地物和地形的图像，全称为航空地图。作用：航空专业人士获取航行数据的最有效资源之一。

特点：方便、资料集中、方式协调一、地图比例尺地图比例尺是地图上线段长度与实地相应线段长度之比。1.数字比例尺如：1:10000002.文字说明比例尺如：一厘米相当于十公里3.图解比例尺如：线段比例尺大比例尺小比例尺大于1:50万如，通航飞行小于1:100万如，远程航线二、地图符号地球表面的自然景物，如河流、森林等，以及人工建筑物，如铁路、机场等，统称为地物。1.真形：轮廓可见，用实线或虚线画出轮廓，并用符号和颜色进行填充。如：森林、大城市2.半真形：长度和弯曲情况可见，但是宽度无法表示。如：河流、公路3.代表符号：形状和大小不可见，用规定的代表符号来表示。如：村镇、建筑物城市河流障碍物二、地图符号地球表面高低起伏的形态，称为地形。1.标高点如：某些特殊地点2.等高线如：山峦起伏3.分层着色如：等高线之间由浅入深●1245或▲1245标高点●12001000800600400●12001000800600400等高线分层着色三、地图投影地图投影是将地球椭球面上的客观世界转换到有限的平面上的数学方法。实质是地球上的经纬线描绘在平面上的方法，实际绘制地图采用的是在透视投影法基础之上发展的数学解析法。三、地图投影根据地图投影原理，将地球表面的经纬网投影到地图上的过程中必然出现变形，这种变形称为地图失真。长度失真2.角度失真面积失真微分圆三、地图投影地图投影的分类：按失真性质分类如：等角投影、等积投影按投影面类型分类如：圆柱投影、圆锥投影按投影面同球面位置关系如：正轴投影、横轴投影失真性质投影面类型位置关系三、地图投影常用的地图投影：墨卡托投影——等角正切圆柱投影兰伯特投影——等角正割圆锥投影极地平面投影4.高斯-克吕格投影——等角横切圆柱投影墨卡托兰伯特极地平面高斯丨克吕格

航空与气象05

飞机在大气中飞行，大气总是在不停地运动。特别在对流层的中下部，各种复杂天气频繁出现，对航行和起降产生不利影响，轻则延误航班，重则造成事故。本节简单阐述一些基本气象要素和对飞行影响较大的天气系统。一、影响飞行的主要气象要素（一）气压、气温、大气密度

随气温的升高，气压降低，空气密度变小，产生的升力变小，飞机载重减小，同时起飞滑跑距离变长。同时，空气密度减小，发动机的进气量也会受到影响，使发动机的效能下降，推力减小，使飞机性能下降。（二）风

逆风起降时飞机所能承受的风速最大，逆风起降可以增加空速，从而保证升力；正侧风起降时飞机所能承受的风速最小，这是因为近地面风变化复杂，具有明显的阵性，风速越大，阵性越强，使飞机受到无规律的影响，难以操纵。

飞机在航线飞行时也被，也不可避免的要受到风的影响。顺风飞行会缩短飞行时间，减少燃油消耗；逆风飞行则相反。（三）云和降水

云和降水对航空活动的影响很大，如低云可以造成能见度差而严重妨碍飞机起降，云中飞行可以产生飞机积冰，在云中或云外边缘会产生飞机颠簸，降水可影响能见度，影响飞机气动性能等。（四）能见度

能见度是指正常视力的人能看到或辨认出目标物的最大距离。

大气透明度是影响能见度变化的最主要因素，大气中存在着固体和液体杂质，在一定条件下长聚集起来形成各种天气现象，使能见度减小，如云、雾、降水、烟幕、霾、风沙、浮尘、吹雪等。（五）颠簸

飞机在飞行中遇到扰动气流，就会产生震颤、上下抛掷、左右摇晃，造成操纵困难、仪表不准确等现象，这就是飞机颠簸。（六）结冰