民航概论---民用航空器的分类和应用.ppt

第二章民用航空器 第一节民用航空器的分类和应用 本节学习目标 1 掌握航空器的分类 2 掌握各种航空器的特点及使用情况 一 航空器的分类 航空器 航天器 人造卫星 空间站 国际民航组织对航空器的定义是 任何可以从空气的反作用力中取得支撑力的机器 这里所说的空气反作用力不包括空气对地面的反作用力 这个定义对航空器做了进一步的界定 把磁悬浮列车 气垫船 地效飞行器等依靠磁力 空气和地面的反作用力离开地面的机械排除在航空器的范畴之外 根据航空器获得克服重力的支撑力方式不同 可将其分为两大类 轻于空气的飞行器 不需要和空气有相对运动 依靠浮力克服重力 也叫静力飞行器 重于空气的飞行器 需要和空气有相对运动 依靠运动空气产生的空气动力来克服重力 也叫动力飞行器 常见的航空器分类 1 气球 气球的升力来自于自身有一个巨大的气囊 大多数为球形 依靠在空中产生的浮力来克服重力而升空 人类最早依靠气球飞上天空 但由于气球上没有动力装置 并不能控制方向 所以现在气球仅仅在气象观测 庆典活动 体育活动等领域中使用 由于氢气的成本较低 使用的大多为氢气球 热气球 靠加热热气囊中空气 使之密度变小而升空 氢气球 气囊中填充比空气密度小的氢气 氦气或天然气 使其升空 热气球 现代热气球在吊篮中安装有简单的飞行仪表 燃料罐和喷火器等设备 国际航空联合会曾将热气球列为最安全的飞行器 据了解 全世界约有2万个热气球 在欧美等发达国家 热气球更是一项热门的运动 几乎每天都有热气球比赛或活动 随着热气球运动的发展 科技元素也不断地加入热气球运动中 反映在所采用的热气球器具 飞行员的理论实战培训等 都有了质的飞跃 氢气球 氢气球一般有橡胶氢气球 塑料膜氢气球和布料涂层氢气球几种 较小的氢气球 当前多用于儿童玩具或喜庆放飞用 较大的氢气球用于飘浮广告条幅 也叫空飘氢气球 气象上用氢气球探测高空 军事上用氢气球架设通信天线或发放传单 当氢气泄露时 就会与空气发生混合 此时一旦遇到火源就很容易发生氢气爆炸现象 气球升空后不加控制 只能随风漂移的 叫自由气球 主要用于气象观测 庆典活动等 升空后有绳索系留在地面的叫做系留式气球 主要用于广告 庆典活动等 上海世博会车载系留气球光电监测系统 2 飞艇 和气球一样 飞艇也是依靠空气的浮力实现升空的 但它安装有以螺旋桨为推进装置的发动机 按照操纵者的意愿飞往目的地 多数使用氦气 飞艇是人类最早用于航空运输的交通工具 1909年开辟了汉堡到柏林的航线 是世界上最早的空运旅客的航线 最著名的飞艇是齐柏林公司的 兴登堡 号飞艇 可携带近100名乘员进行跨洋飞行 直到 兴登堡 号失事以后 航空运输领域才完全被飞机取代 齐柏林飞艇 失事的兴登堡号飞艇 现在的飞艇主要用于广告 庆典活动等领域 3 风筝 风筝是最早出现的重于空气的航空器 已有4000多年历史 相传墨翟以木头制成木鸟 研制三年而成 是人类最早的风筝起源 后来鲁班用竹子 改进墨翟的风筝材质 直至东汉期间 蔡伦改进造纸术后 坊间才开始以纸做风筝 称为 纸鸢 风筝的出现证明了重于空气的物体飞上天空的可能性 现在的风筝造型美观 但仅用于娱乐 庆典等活动 4 滑翔机 滑翔机是不安装动力装置 带有固定机翼 重于空气的航空器 它的升空主要靠其他机械 如飞机 绞盘车 的牵引或是从高处下滑来实现 靠滑翔时与空气的相对运动获得升力 维持空中的飞行 滑翔机的本质就是不带动力装置的飞机 伞翼滑翔机 滑翔机是在飞机出现之前唯一可操纵的重于空气的飞行器 航空界的先驱 如英国的乔治凯利和德国的李林塔尔 利用滑翔机奠定了现代飞机的飞行 操纵理论和实际构造的基础 为飞机的发明作出了不可磨灭的贡献 目前 滑翔机主要应用于体育运动 航空知识普及等用途 动力滑翔机 5 飞机 飞机是最主要的航空器 它的诞生宣告了人类进入航空时代 使人类的航空事业大步迈进 目前 民用航空器中 飞机的数量占到了98 以上 全国科学技术名词审定委员会给飞机的定义是 有固定翼产生升力 由推进装置产生推 拉 力 在大气层中飞行的重于空气的航空器 从定义上看 直升机没有固定翼 因此不属于飞机范畴 水上飞机在水面上起降 也叫作飞船 在20世纪的前40年中水上飞机曾取得很大的进展 并创造了多项世界纪录 进行越洋和短途的旅行运输 但在二次世界大战后 陆上飞机迅速发展使水上飞机目前只用于海上巡逻和救火 6 旋翼飞行器 和固定翼飞机不同 旋翼飞行器没有固定的机翼 它产生升力的部分是可以旋转的叶片 类似于螺旋桨 目前的旋翼飞行器主要有旋翼机和直升机两种 旋翼机是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器 它前进的动力由发动机带动螺旋桨直接提供 因此旋翼机必须滑跑加速才能起飞 由于灵活性不如直升机 其他性能又比飞机差了很多 目前只用于体育活动 直升机类似于旋翼机 克服重力的力量也来自于旋翼 他们的区别是直升机的旋翼直接由发动机带动 而不是靠相对气流吹动 第一架直升机诞生于1907年 但具有实用价值的直升机发明于1936年 1942年美国进行了批量生产 直升机以其可以垂直起降 对机场条件依赖小 可以悬停并能前后左右移动的灵活飞行特征 使之在航空器领域里有着不可替代的位置 但和飞机星币 直升机航程短 维护费用高 振动大 有效载荷小 又限制了它的广泛应用 只能作为飞机的补充 主要用于医疗救护 地质勘测 森林防火 海上采油 吊装设备等领域 7 扑翼机 扑翼机是人类仿造鸟类飞行而制造的机翼可以上下扑动的航空器 只是在试验的样机中出现过 由于控制 材料 结构方面遇到的各种困难 目前扑翼机只能是一种处在研制试飞阶段 并没有实用价值的机种 综上所述 航空器虽然有很多种 但在民用航空中主要使用的是飞机 只有很小一部分使用直升机 其他种类的航空级可以忽略不计 因而我们在以后的民用航空器讨论中主要针对民用飞机 也对民用直升机有所涉及 民用飞机和直升机统称为民用机 二 民用飞机的分类 航线飞机 航线飞机又称为运输机 主要分为运输旅客的客机 运送货物的货机和客货兼载的客货两用机 目前 全球在飞的航线飞机总数为2万架左右 仅为民用飞机总数的5 左右 由于航线飞机的吨位大 产值高 由航线飞机的飞行构成了一个世界范围的航空运输网 机群的价值和产值都占了民航飞机的大部分 航线飞机是航空运输的主题 而其中旅客及又占据了主要部分 我们对航线飞机的讨论以现代客机为主 按航程的远近可分为 远程客机 中程客机 近程客机 航程在8000千米以上 可以完成不间断的洲际或跨洋飞行 执行远距离的国际航线飞行任务 航程在3000 8000千米 可以执行国内航线和中短距离的国际航线飞行任务 航程在3000千米以下 一般用于执行国内航线和飞往邻近国家的短程国际航线飞行任务 一般来说 飞机航程越远 起飞重量越大 设备也越先进 远程 中程客机称为干线客机 一般在100座以上 用于执行国内干线和国际航线飞行任务 由于干线飞机载客多 设备先进 是航空运输主力 但对机场要求较高 大城市和有小型机场的中小城市之间的航空运输就不能使用干线客机了 我国的分类 把近程客机称为支线客机 用于执行支线飞行任务 一般在100座以下 主要用于大城市和中小城市之间 在一定区域内飞行 按发动机的不同可分为 活塞式飞机 在1958年之前航线上使用活塞式飞机较多 采用四冲程汽油活塞式发动机 1958年之后 喷气式发动机的客机大批量投入使用 活塞式飞机由于速度慢 效益低 目前只在短航程上有少量使用 喷气式飞机 按最高飞行速度的不同可分为 亚音速客机 许多支线客机采用亚音速飞机 投入使用的只有英法联合研制的 协和 飞机 现在已全部 超音速客机 高亚音速客机 干线飞机大多数为高亚音速飞机 按座位数的不同可分为 小型飞机 座位数100以下 座位数200以上 大型飞机 中型飞机 座位数100 200 中大型飞机一般用于干线飞行 按机身直径的不同可分为 宽体客机 机身直径超过3 75米 客舱内设有两条通道 又称双通道客机 大型客机一般都是宽体客机 例如1969年投入使用的波音747机体宽5 96米 每排有10个座位 中间有两条走道 载客量为352名 窄体客机 机身直径不超过3 75米 客舱内设有一条通道 又称单通道客机 中小型客机一般都是窄体客机 例如波音737 机体宽3 54米 窄体客机 宽体客机 远程 中程客机称为干线客机 一般在100座以上 用于执行国内干线和国际航线飞行任务 由于干线飞机载客多 设备先进 是航空运输主力 但对机场要求较高 大城市和有小型机场的中小城市之间的航空运输就不能使用干线客机了 我国的分类 把近程客机称为支线客机 用于执行支线飞行任务 一般在100座以下 主要用于大城市和中小城市之间 在一定区域内飞行 通用航空飞机 通用航空包括了除运输运营之外所有非军事用途的航空活动 内容十分广泛 通用航空的性质决定了通用航空飞机体积小 造价低 参与通用航空的飞机数量多 民用航空器数量中 通用航空飞机达到了95 左右 但其自身价值和产值仅占5 和航线飞机正好相反 公务机 公务机是在商务活动和行政事务活动中用做交通工具的专用飞机 也称为行政机或商务机 公务机一般是小型飞机 起飞重量在10吨以下 载客不超过15人 近年来 由于大型跨集团公司 国际交往等发展较快 有些企业和政府要员需要远距离出行 目前 豪华 远距离公务机的起飞重量可达到30吨 最大航程在5000千米以上 飞行性能和客机相近 可载客20人左右 也可作为运输经营之用 截至2012年底 我国公务机数量达到160架 同比增长46 79 在未来的几年甚至几十年里 是中国公务机市场发展的关键时期 同时也是高速发展的时期 预测2013年中国的公务机数量达到215架 2018年 中国公务机数量将达到615架 农业机 专门为农林牧渔业服务的飞机 这类飞机有的是专门设计的 有的是有多用途飞机改装而成的 这类飞机一般都是只安装一台发动机的小型飞机 飞机时速在400千米以下 飞机的设备比较简单 但低空 超低空性能好 结构强度高 中国南昌飞机工业公司研制的农 5农业机 教练机 教练机是用于培养飞行员的飞机 可分为初级教练机和高级教练机 教练机至少有两个座位 两套操纵系统完全联动 方便 手把手 教学 高级教练机是用于培训经初级教练机培训合格后的飞行学院 一般具有两台发动机 机上的仪表设备和飞行性能与公务机相近 初级教练机是用于培养新飞行学员掌握飞行驾驶术 通常只有一台发动机 结构简单 易于操纵 多用途轻型飞机 包括了用于空中游览 救护 短途运输 家庭使用 空中摄影 体育运动 个人娱乐等用途的飞机 起飞重量不超过5吨 最小的包括只有几百公斤的超轻型飞机 救护飞机 超轻型飞机带领人工喂养的美洲鹤进行迁徙 三 民用飞机的使用概况和要求 民用航空器的98 以上是飞机 直升机在农业航空 空中摄影等方面有较广泛的用途 但只占用民用航空器总量的2 以下 其他类型航空器的使用数量极少 民航飞机种类繁多 各种最新最先进的民用航空技术首先使用在航线飞机上 因而航线飞机的水平代表了民用航空器的最高技术水平 对民用航空器的要求主要是 安全 快速 经济 舒适及符合环保要求 1 安全性 安全是对航空运输的首要要求 保障安全是整个民航系统的重要任务 民航飞机的安全程度在不断提高 其中提高最大的是飞机的通信导航 电子设备和动力系统的革命性改进 使飞机对气候的依赖状况有了极大的改善 飞机操纵和数据处理进入了自动化阶段 由发动机和机体的故障而引起的飞行事故只占事故总数的很小部分 目前事故的很大部分是由人的因素造成的 解决飞行安全的主要研究集中在对人和飞机之间的界面以及驾驶舱的设计和改进上 自动化使驾驶员的工作负荷大为降低 目前飞机的安全指标 亿千米死亡人数已降至0 05左右 远远优于其他交通工具 但由于人们对飞行了解程度不高 飞行事故一般都是严重事故 才造成了人们对飞行安全性的质疑 特内里费空难1977年3月27日傍晚 西班牙洛司罗迪欧机场上 两架波音747巨无霸客机在跑道上高速相撞 其中 荷航飞机上的257人全部遇难 泛美航班上则有54人奇迹般地得以生还 由于发生事故的两架飞机都是满载油料与人员状态的大型客机 因此事件造成两机上多达583名的乘客与组员死亡 这是直到2001年911事件发生前 因为飞机而引发的灾难中死伤人数最高的一起 也是迄今为止死伤最惨重的空难意外 泛美客机正打算前往起飞等候区的瞬间 副机长突然注意到跑道有荷兰航空公司客机的降落灯 仔细一看发现KL4805在奔驰状态 泛美的副机长大声呼叫机长将飞机驶离主跑道 机长也立刻全速推进让飞机冲进跑道旁的草皮上 但为时已晚 虽然另一头荷兰航空公司的机长在见到前方横在跑道上的泛美客机后 很尽力地让飞机侧翻爬升 起飞角之大甚至让机尾在跑道地面上刮出一个3尺长的深沟 但仍然无法挽救大局 刚离地的KLM客机扫过泛美客机的机身中段后继续爬升了100尺左右 失控坠落在250码外的地面上 爆炸焚毁 根据事后的调查发现 KLM客机可能是为了节省再落地加油的时间而将油箱加满 增加了许多重量 而被剧烈撞击的泛美客机则在瞬间爆出大火 整架飞机断成好几块 只有左翼与机尾在事件后保留大致的模样 日本航空123号班机空难1985年8月12日 日本航空公司一架满载旅客的波音747客机从东京羽田机场飞往大坂 飞机在关东地区群马县御巢鹰山区附近的高天原山 距离东京约100公里 时 飞机因维修不当造成飞行时尾部压力罩破裂发生爆炸性减压并失去液压操纵坠毁 520人罹难 只有4名女性生还 此次空难是世界上牵涉到单一架次飞机的空难中死伤最惨重的 土耳其航班坠毁1974年3月3日 一架土耳其航空的麦道客机坠毁 机上全部346人在这次事故中均无一幸存 班机飞过莫特丰丹镇时 航空管制员从该航班收到一段不清楚的通话 而飞机亦发生失压 机上以土耳其文播出飞机超速警告 并记录了包括副机长的通话 机身爆开了 981号班机随即失去联系 随后该飞机的残骸于一处森林内被发现 印度上空两机相撞1996年11月12日 沙特航空公司一架波音747飞机离开新德里后在空中与哈萨克斯坦一架伊76飞机相撞 总共349人死亡 这是航空史上最严重的飞机空中相撞事故 乘坐在靠近飞机机首的前三排位置的乘客存活率最高 存活几率在65 左右 其次 坐在机翼内侧座位上的乘客存活几率近64 如果实在买不到头等舱或经济舱靠近机翼位置的票 选择坐在机尾三排 其存活率也远高于机舱里剩下的其他座位 和大部分人想象的不同 靠近安全门的三个区域里 机首 机翼和机尾 其座位安全性反而更大 很多人在乘坐飞机时 都会喜欢选择 视野 更好的靠窗座位 飞行专家可不建议人们这么选 根据他们的调查 坐在靠走道位置上的乘客 存活下来的机会可比靠窗位置上的乘客更多 2 快速性 自从民航进入喷气时代以来 干线飞机的速度稳定在800 1000千米 小时的范围内 是其他交通工具无法比拟的 协和 超音速客机曾将民用航空器的速度提高到了2倍音速 但后再在2003年该机型飞机全面停运 但由于超