2025年飞机基础知识题库及答案

2025年飞机基础知识题库及答案1.飞机升力的主要产生原理是什么？其与伯努利定理的关系如何？答：飞机升力主要通过机翼上下表面气流速度差异产生的压力差实现。当气流流经机翼时，上表面曲率较大，气流路径更长，流速更快；下表面气流路径较短，流速较慢。根据伯努利定理，流速快的区域静压较低，流速慢的区域静压较高，上下表面的压力差即为升力的主要来源。需注意，升力产生还与库塔-儒可夫斯基定理相关，该定理从环流角度解释了机翼周围气流的绕流现象，与伯努利定理共同构成升力的理论基础。2.临界迎角的定义是什么？超过临界迎角会导致什么现象？答：临界迎角（又称失速迎角）是机翼能产生最大升力系数的迎角。当迎角超过临界值时，机翼上表面气流分离加剧，升力系数急剧下降，阻力系数大幅增加，飞机进入失速状态。失速时飞机会出现抖动、操纵失效（尤其是升降舵效率降低），若未及时改出可能导致失控下坠。现代飞机通常通过失速警告系统（如迎角传感器+抖杆器）和失速改出系统（如自动推杆）辅助飞行员应对。3.后掠翼设计对飞机高速飞行的主要作用是什么？其缺点有哪些？答：后掠翼通过延缓激波产生，降低跨声速飞行时的波阻。当气流以与机翼前缘成一定角度的方向流过时，实际作用于机翼的有效速度为气流速度的法向分量（即垂直于前缘的分量），因此即使飞机接近声速，机翼表面局部气流速度仍低于声速，可推迟激波出现。缺点包括：低速飞行时升力效率较低（需更大迎角或增升装置）、翼尖失速倾向明显（需设计翼刀或前缘缝翼抑制）、结构重量增加（后掠导致弯矩增大）。4.飞机水平尾翼的主要功能是什么？全动平尾与普通平尾的区别是什么？答：水平尾翼（平尾）的核心功能是提供纵向稳定性（俯仰稳定性）和俯仰操纵性。其通过调整尾翼升力平衡机翼升力产生的力矩，保持飞机纵向平衡；通过升降舵偏转改变尾翼升力，实现俯仰操纵。全动平尾是将整个水平尾翼作为可偏转部件（无独立升降舵），通过整体偏转提供更大的俯仰操纵力矩，常见于高速飞机（如超声速战斗机），可避免高速下升降舵偏转时的“铰链力矩”过大问题；普通平尾则由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，结构更简单，适用于亚声速飞机。5.涡轮风扇发动机的涵道比指什么？高涵道比发动机为何更省油？答：涵道比（BypassRatio）是涡轮风扇发动机外涵道空气质量流量与内涵道空气质量流量的比值。高涵道比发动机更省油的原因在于：外涵道气流不经过燃烧室，仅由风扇加速后直接排出，其动能转换效率更高（相比内涵道高温燃气膨胀做功）；高涵道比设计降低了发动机总排气速度，使排气速度与飞行速度的差值减小，减少了动能损失（根据推力公式，推力=空气质量流量×（排气速度-飞行速度），当排气速度接近飞行速度时，相同推力下所需能量更低）。现代民航客机（如波音787的GEnx发动机）涵道比可达10:1以上，显著降低油耗。6.飞机燃油系统的“重力供油”与“压力供油”有何区别？各适用于什么场景？答：重力供油依靠燃油箱位置高于发动机，通过重力将燃油输送至发动机，结构简单（无额外泵），但要求油箱（如机翼油箱）安装位置高于发动机（如翼吊发动机），适用于小型飞机或机翼位置较高的飞机（如Cessna172）。压力供油通过燃油泵（电动泵或发动机驱动泵）将燃油加压输送，可突破油箱与发动机的位置限制（如机身油箱或下单翼飞机），并能在大机动飞行（如过载变化）时保持稳定供油，是现代大型飞机（如空客A350）的主要供油方式。7.飞行管理系统（FMS）的核心功能包括哪些？其与自动驾驶仪的关系是什么？答：FMS的核心功能包括：①航线管理（输入、存储、修改飞行计划）；②导航计算（结合GPS、惯性导航等多源数据，计算当前位置、地速、剩余油量等）；③性能优化（根据飞机重量、气温、风速等参数，计算最佳巡航高度、速度，最小油耗路径）；④自动油门控制（与自动驾驶仪配合，实现速度/马赫数自动调节）。FMS是自动驾驶仪的“决策层”，负责生成导航指令（如目标航向、高度、速度），自动驾驶仪作为“执行层”，通过舵面偏转实现指令跟踪。8.飞机失速与尾旋的主要区别是什么？尾旋改出的标准操作是什么？答：失速是机翼迎角超过临界值导致升力骤降的现象，此时飞机可能保持相对稳定的下坠（无明显旋转）；尾旋（螺旋）是失速后飞机绕重心的自发旋转运动（通常伴随绕纵轴和立轴的复合旋转），属于更危险的失控状态。尾旋改出的标准操作（适用于常规布局飞机）：①关闭油门（减小推力/拉力对旋转的影响）；②向旋转反方向蹬满舵（抑制立轴旋转）；③向前推杆到底（减小迎角，使机翼退出失速）；④待旋转停止后，缓慢拉杆改出俯冲。9.复合材料（如碳纤维增强聚合物）在现代飞机结构中的应用优势有哪些？主要挑战是什么？答：优势：①比强度/比模量高（密度约为铝合金的1/2，强度相当），可减轻结构重量（如波音787机身约50%为复合材料）；②耐腐蚀性好（无金属疲劳中的电化学腐蚀问题）；③可设计性强（通过铺层方向调整，实现各向异性性能匹配受力需求）。挑战：①制造成本高（需高温高压固化，模具精度要求高）；②损伤检测难度大（内部分层、脱胶等缺陷难以通过目视或常规X射线检测）；③冲击韧性较低（受硬物撞击易产生内部损伤，需额外防护设计）。10.飞机近地警告系统（GPWS）与增强型近地警告系统（EGPWS）的主要区别是什么？答：GPWS（传统近地警告系统）通过无线电高度表、气压高度表、地速等参数，结合预设的“警告包线”（如下降率过大、离地高度过低）触发警告，仅能监测飞机当前轨迹与地面的接近趋势，无法预知前方地形。EGPWS（增强型）增加了地形数据库（存储全球地形高程数据）和前视雷达（或GPS定位），可实时计算飞机未来50-200秒的飞行轨迹与地形的碰撞风险（即“前视警告”），并通过三维地形显示（如驾驶舱显示器）直观提示飞行员，显著降低可控飞行撞地（CFIT）事故率。11.飞机起落架的“油气式减震器”工作原理是什么？为何比纯弹簧减震器更优？答：油气式减震器通过气体（通常为氮气）的压缩吸收冲击能量，通过油液流经小孔的节流作用耗散能量。当起落架受冲击时，活塞杆压缩油液，油液被迫通过小孔流入气室，压缩气体储存能量；着陆后气体膨胀推动油液回流，油液再次经小孔节流，将部分能量转化为热能消散。相比纯弹簧减震器（仅通过弹簧变形储存能量，无能量耗散），油气式减震器可更快衰减振动（避免多次弹跳），且能通过调整油孔大小和气体压力，适应不同重量和着陆速度的需求，减震效率更高。12.飞机结冰对飞行安全的主要影响有哪些？常用的防冰/除冰方法有哪些？答：结冰影响：①破坏机翼/尾翼气动外形（冰瘤导致气流分离提前），降低升力（可达30%以上）、增加阻力；②堵塞空速管、静压孔等传感器，导致仪表数据错误（如空速指示异常）；③舵面结冰卡住，丧失操纵性；④螺旋桨/发动机进气道结冰，可能导致桨叶失衡或发动机喘振。防冰/除冰方法：①热空气防冰（从发动机引气加热机翼前缘、进气道）；②电加热除冰（通过电阻丝加热风挡、空速管）；③化学除冰（起飞前喷洒乙二醇基除冰液，降低冰点）；④机械除冰（充气式除冰带，通过膨胀破裂表面冰层，用于螺旋桨）。13.飞机重心位置对飞行性能的影响主要体现在哪些方面？为何需严格限制重心范围？答：影响：①纵向稳定性：重心靠前时，飞机俯仰稳定性增强（但操纵性降低，拉杆需更大力）；重心靠后时，稳定性降低（可能出现俯仰振荡），但操纵更灵敏。②升阻比：重心偏离设计范围会导致配平所需的尾翼升力变化，增加额外诱导阻力。③失速特性：重心靠后可能使临界迎角减小，失速更突然；重心靠前则失速前会出现明显的抖振警告。需严格限制重心范围的原因：超出范围可能导致飞机无法保持平衡（如重心过于靠后时，平尾无法提供足够的下洗力平衡机翼力矩，引发“深失速”），或操纵力超出飞行员体力极限（如重心靠前时拉杆力过大）。14.涡轮喷气发动机与涡轮风扇发动机的推力构成有何不同？为何民航客机普遍采用涡扇发动机？答：涡喷发动机推力主要来自内涵道高温燃气的高速排出（排气速度远高于飞行速度）；涡扇发动机推力由内涵道燃气推力和外涵道风扇加速气流的推力共同构成（外涵道推力占比可达70%以上）。民航客机选择涡扇的原因：①外涵道气流不经过燃烧室，热效率更高（相同推力下油耗更低）；②外涵道气流速度较低，噪声更小（符合机场噪声限制）；③高涵道比设计使发动机直径增大，风扇可更高效地加速大量空气，适合亚声速巡航（民航客机典型巡航马赫数0.8-0.85）。15.飞机液压系统的“冗余设计”通常包括哪些形式？为何需采用冗余？答：冗余形式：①多套独立液压系统（如大型飞机设主液压系统、备用液压系统、应急液压系统，部分机型有3-4套）；②关键部件双余度设计（如作动器采用双腔结构，任一腔失效仍可工作）；③动力源冗余（液压泵由发动机、电动机、冲压空气涡轮（RAT）等多源驱动）。需冗余的原因：液压系统负责驱动舵面、起落架收放、刹车等关键功能，单一系统失效可能导致操纵失效（如方向舵无法偏转），冗余设计可确保单套系统故障时，备用系统仍能维持基本功能，满足适航条例（如FAR-25要求“任何单一故障不导致灾难性后果”）。16.飞行中“马赫数”与“指示空速（IAS）”的主要区别是什么？为何高速飞行时需参考马赫数？答：指示空速（IAS）是通过空速管测量动压（总压-静压），并按标准大气条件换算得到的速度，反映飞机与空气的相对运动强度（与升力直接相关）；马赫数（Ma）是飞行速度与当地声速的比值（声速=√(γRT)，γ为空气比热容比，R为气体常数，T为绝对温度），反映压缩性影响。高速飞行时（尤其接近或超过声速），空气压缩性显著增强（如激波产生），升力、阻力与马赫数直接相关（而非IAS），因此需参考马赫数控制速度，避免超过临界马赫数（局部气流达声速的马赫数）导致性能骤变。17.飞机防火系统的核心组成部分有哪些？发动机舱灭火通常采用何种灭火剂？答：核心组成：①火灾探测系统（感温探测器、烟雾探测器，如发动机舱的环路式感温线）；②灭火系统（包括灭火剂瓶、输送管路、喷射喷嘴）；③防火结构（如防火墙、阻燃材料）。发动机舱灭火常用卤代烃类灭火剂（如Halon1211），其具有高效灭火（化学抑制燃烧链式反应）、低毒性、无残留等优点；但因Halon破坏臭氧层，部分机型已改用替代物（如Novec1230），通过冷却和稀释氧气灭火。18.飞机配平的主要目的是什么？水平安定面配平与升降舵配平的区别是什么？答：配平目的是通过调整气动力矩，使飞机在特定飞行状态（如巡航）下无需持续施加操纵力（如无需一直拉杆），减轻飞行员负担，提高飞行舒适性。水平安定面配平通过调整水平安定面的角度（改变尾翼基准升力）实现配平，适用于大范围配平（如重量/重心变化较大时）；升降舵配平通过调整升降舵的配平片（小翼面）产生附加力矩，抵消升降舵上的铰链力矩，适用于小范围配平（如速度小幅变化时）。现代飞机通常同时具备两种配平方式（如波音737的电动水平安定面配平和手动配平片）。19.飞机大气数据系统（ADS）的主要传感器有哪些？各提供什么参数？答：主要传感器：①空速管（全压管）：测量气流总压（Pitot压力）；②静压孔：测量大气静压（Static压力）；③迎角传感器（AOA传感器）：测量气流与机翼弦线的夹角；④总温探头：测量气流总温（用于计算真实空速）。通过这些传感器，大气数据计算机（ADC）可解算指示空速（IAS）、真实空速（TAS）、马赫数（Ma）、大气压力高度、密度高度、总温（TAT）、静温（SAT）等关键参数，供飞行仪表、自动驾驶仪、发动机控制系统使用。20.飞机应急电源系统的组成及工作逻辑是什么？答：组成：①主电源（发动机驱动发电机，通常每台发动机带1-2台发电机）；②辅助电源（APU发电机，地面或空中主电源失效时提供电力）；③应急电源（包括蓄电池、冲压空气涡轮（RAT））。工作逻辑：正常飞行时，主电源供电；主电源失效（如双发停车）时，APU发电机自动启动（若APU可用）；若APU不可用或空中停车高度过高（APU无法启动），RAT自动弹出（由气流驱动涡轮带动发电机），提供最低限度电力（如飞行控制、关键仪表）；同时蓄电池作为短时备份（通常维持15-30分钟），确保RAT展开前的电力供应。21.飞机翼尖小翼的主要作用是什么？不同形式（如融合式、分叉式）的差异是什么？答：翼尖小翼通过抑制翼尖涡流（机翼下表面高压气流绕至翼尖上表面形成的旋转气流），降低诱导阻力（约占亚声速飞机总阻力的25%）。诱导阻力与翼展平方成反比，翼尖小翼等效增加了翼展（无需延长机翼结构），从而减小诱导阻力。融合式小翼（如波音737NG的翼尖小翼）与机翼过渡平滑，气动效率高；分叉式小翼（如空客A320neo的鲨鳍小翼）通过上下两个小翼面，进一步优化不同迎角下的涡流抑制效果，减阻效果更显著（部分机型可降低油耗3-5%）。22.飞机发动机反推装置的作用是什么？常见的反推类型有哪些？使用限制有哪些？答：作用是在着陆滑跑时将发动机排气方向向前偏转，提供反向推力，缩短滑跑距离。常见类型：①折流门反推（如涡扇发动机，外涵道气流通过折流门向前偏转，内涵道气流仍向后，用于波音747）；②蛤壳式反推（通过两扇蛤壳状门向前翻转，偏转全部排气，用于早期涡喷发动机）；③叶栅式反推（外涵道气流经叶栅导向向前，内涵道气流不变，是空客A320等现代客机的主流设计）。使用限制：仅允许在地面或低于特定高度（如10英尺）使用；空中禁止使用（可能导致发动机喘振或舵面失效）；湿滑跑道需谨慎使用（反向推力可能导致机轮打滑）。23.飞机自动油门（A/T）的主要工作模式有哪些？与飞行管理系统（FMS）如何交互？答：主要模式：①速度模式（保持目标指示空速或马赫数）；②推力模式（保持目标推力（如N1转速））；③自动油门衔接FMS时的“路径模式”（根据FMS计算的最佳速度剖面自动调整）。与FMS的交互：FMS根据飞行计划、飞机重量、气象数据等，生成目标速度（如爬升段的V2+10，巡航段的M0.82），并将该指令发送至自动油门；自动油门通过调整发动机油门杆（或推力手柄），控制发动机推力，使实际速度跟踪目标速度，同时反馈当前推力状态至FMS，用于性能计算（如剩余油量预测）。24.飞机结构疲劳裂纹的主要检测方法有哪些？为何需定期进行疲劳检测？答：检测方法：①目视检查（表面可见裂纹）；②涡流检测（利用电磁感应检测金属表面/近表面裂纹）；③超声波检测（通过声波反射检测内部裂纹，适用于厚截面）；④X射线检测（成像显示内部缺陷，如复合材料分层）；⑤荧光渗透检测（渗透液渗入裂纹，经显影后可见）。定期检测原因：飞机结构在反复载荷（如起降循环、机动飞行）作用下，会产生疲劳裂纹（从微观缺陷逐渐扩展），若未及时发现，可能导致结构断裂（如机翼大梁裂纹引发解体）。适航条例（如CCAR-121）规定了详细的检查大纲（如A检、C检），根据结构疲劳寿命制定检测间隔，确保裂纹在临界长度（导致断裂的最小长度）前被发现并修复。25.飞机风挡玻璃的多层结构设计有何作用？为何需电加热功能？答：多层结构通常包括外层（硅酸盐玻璃，耐冲击）、中间层（PVB胶片，抗穿透）、内层（丙烯酸塑料，防刮擦），部分机型还有导电涂层（用于加热）。作用：①抗鸟撞（外层玻璃吸收冲击能量，中间层防止碎片飞溅）；②密封座舱（与机身结构配合维持座舱压力）；③光学清晰（多层材料折射率匹配，减少畸变）。电加热功能用于防止风挡内外表面结霜/结冰（影响视线），同时加热可提高玻璃强度（避免低温下脆性增加），部分机型还通过加热消除风挡内表面起雾（如湿度高时）。26.飞机通信寻址与报告系统（ACARS）的主要功能是什么？与卫星通信（SATCOM）的区别是什么？答：ACARS是基于VHF（甚高频）或HF（高频）无线电的数据链系统，主要功能：①自动传输飞行状态数据（如位置、高度、油量）至地面；②接收地面指令（如改航通知、天气更新）；③实现飞行员与地面的文本通信（替代部分语音通话）。与SATCOM的区别：ACARS依赖地面基站，覆盖范围受限于VHF视距（约200海里）或HF天波传播（跨洋需中继），数据速率较低（约2400bps）；SATCOM通过通信卫星中继，覆盖全球（包括极地、海洋），数据速率更高（可达数Mbps），支持视频通话、高速互联网等宽带业务，是未来空地通信的发展方向（如Inmarsat的SwiftBroadband-Safety）。27.飞机最大起飞重量（MTOW）与最大着陆重量（MLW）的差异为何？为何MLW通常小于MTOW？答：MTOW是飞机允许的最大起飞重量（受发动机推力、跑道长度、结构强度限制）；MLW是飞机允许的最大着陆重量（受起落架、机身结构的冲击载荷限制）。MLW小于MTOW的原因：着陆时飞机需承受地面冲击（垂直加速度可达2-3g），结构需更强的承载能力；若以MTOW着陆，起落架和机身可能无法承受冲击（如支柱变形、蒙皮撕裂）。因此，长途飞行中若需紧急返航，通常需先空中放油（将重量降至MLW以下），或设计更大的起落架（但会增加重量，影响燃油效率）。28.飞机增升装置（如襟翼、缝翼）的工作原理是什么？常见类型有哪些？答：原理：通过改变机翼的弯度、面积或控制边界层，增加升力系数（CL）。襟翼放下时，机翼弯度增大（下表面更凸），上下表面压力差增加；缝翼打