《民用航空概论》课件模块三

民用航空概论XXXXXXXX教师专业课件教案微课扫码题库建课互评考试平台学习工具你需要的，都在文旌课堂模块一民用航空及其发展简史模块二

民用航空安全管理模块四

民用航空器的基本构造与系统目录模块七

民用航空器的设计制造与维修模块八

空中交通管理模块九

民用机场与地面保障服务模块十

航空运输经营管理模块三

航空器的飞行与操纵模块五

航空器的动力系统模块六

民用航空器的机载设备航空器的飞行与操纵

模块三航空器的飞行与操纵3.1航空器的飞行环境3.2飞机飞行原理3.3飞机的稳定性与操纵性3.4飞机的飞行性能与运输性能3.5直升机的飞行与操纵项目导读航空器的一切飞行活动都在大气层中展开。大气的物理特性及变化规律，不仅决定了航空器的飞行环境，更直接关系到其飞行安全与性能表现。本模块将带领大家从飞行环境入手，逐步了解飞机和直升机这两大类航空器的飞行原理、操纵特点等知识，帮助大家建立对航空器飞行与操纵的整体认识。能够简述对流层、平流层的特点，以及它们对航空器飞行的影响。初步运用空气动力简单解释飞机的升力和阻力，以及升力和阻力的调控机理。能够辨识飞机的主操纵系统，知晓升降舵、方向舵、副翼的作用。能够简述飞机的飞行过程，辨识各飞行阶段对飞行性能的要求。能够简述直升机及其飞行特点，辨识直升机的操纵性。能力目标通过学习，深化对航空飞行与自然环境关系的理解，逐步养成“科学飞行、精准操纵”的职业理念，培育工匠精神。通过学习和实践，培养遵规守纪、严谨细致、精益求精的职业操守，养成良好行为习惯，提升学习航空知识的积极性，增强实践能力。素质目标理解大气层的构造，了解气体的物理特性和国际标准大气。掌握空气动力的产生，理解飞机的升力和阻力，了解升力与阻力的综合调控。熟悉飞机的平衡；理解飞机的稳定性，掌握飞机的操纵性。了解飞机的飞行过程和飞行高度，理解飞机的飞行性能和运输性能。熟悉直升机的特点，理解直升机的飞行原理，了解直升机的稳定性与操纵性。知识目标课程思政深刻领会科学技术对航空器飞行性能的决定作用，培育认真学习科学技术知识、积极提升实践能力的优秀品格。逐步养成尊重自然、敬仰科学技术的价值取向，重视环境条件对飞行安全的影响，增强自觉维护环境生态、保证航空安全的意识。3.1航空器的飞行环境通俗来讲，航空器的飞行环境主要是指大气层。没有大气层，航空器就无法飞行。飞行环境对航空器的结构、空气动力、机载设备和飞行性能等都有重要影响。只有掌握飞行环境及其变化规律，使航空器与之相适应，并克服其不利影响，才能保证航空器准确、可靠地飞行。因此，我们需要深入了解大气层的构造、气体的物理特性以及国际标准大气。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造大气在地球引力的作用下聚集于地球周围，形成包围地球的大气层。地球引力对大气的密度等特性有重要影响。沿铅垂方向，大气的各种特性变化明显：密度和压强均随高度的增加而减小，温度则随高度的增加呈现复杂的变化规律。概念大气层一般是指在地球周围、包围地球的气体层。它没有明显的顶界，若以空气密度接近行星际空间气体密度的高度作为判断依据，则其顶界高度为2

000～3

000km。举个例子在距离地面10

km的高空，大气密度约为海平面处的1/3，大气压强约为海平面处的1/4。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造根据温度随高度的变化，大气层自下而上可分为5层，如图所示。对流层大气层平流层中间层热层散逸层（外层）15km以下的大气层中集中了90%的总重量；50km以下则集中了99.9%的总重量。在2000km以上的高空，大气极为稀薄，并逐渐向行星际空间过渡。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造对流层是贴近地球表面的一层，其底界为地球表面，顶界高度随纬度和季节等情况而变化。1．对流层对流层顶界高度随纬度的变化在赤道地区，顶界高度平均为16～18

km；在中纬度地区，顶界高度平均为10～12km；在南、北极地区，顶界高度平均为8～9km，即由赤道向南、北极，随着纬度的增加，对流层顶界高度逐渐降低。对流层顶界高度随季节的变化我国大部分地区夏季对流层顶界高度较高，冬季较低。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造对流层的特点概括如下。1．对流层（1）温度随高度升高而降低。该层热量主要来自地面吸收太阳光后向外释放的热量，因此离地面越近温度越高，随着高度增加温度逐渐降低。此外，对流层温度也随季节变化，夏季对流层顶的温度明显高于冬季。举个例子以海平面平均温度15℃为起点，到11

000

m高度，温度降至约-56.5℃。在对流层内，平均每升高100m，温度下降约0.65℃，所以对流层又称变温层。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造对流层的特点概括如下。1．对流层（2）有云、雨、雾、雪、雹等天气现象。地球上的水受太阳照射而蒸发，变成水蒸气聚集在大气层中。这些水蒸气几乎全部集中在对流层内，在不同温度和气象条件下形成云、雨、雾、雪、雹等天气现象。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造对流层的特点概括如下。1．对流层（3）空气对流强烈。由于地面存在山川、湖泊、沙漠、森林、草原和海洋等不同地形地貌，因此空气容易在铅垂方向和水平方向形成对流。举个例子沙漠吸热多、散热快，其上方空气受热上升，周围冷空气随即流入补充，从而形成上升气流和水平方向的风。3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造平流层位于对流层之上，其顶界高度可达50～55

km。该层的空气比较稀薄，所包含的空气重量约占整个大气层总重量的1/4，水蒸气、尘埃少，能见度高。平流层的特点概括如下。2．平流层（1）平流层内垂直对流运动十分微弱，大气以水平方向运动（即风）为主。这种大气运动的形成主要与赤道至极地间的温差及地球自转有关。（2）在平流层中，自对流层顶至25km左右，温度基本保持不变，平均为-56.6℃，这是因为平流层下层受地面温度的影响较小，所以平流层也称为同温层；在25km以上，温度随高度增加而上升，这是由于平流层大气中的臭氧吸收太阳紫外辐射，并将其转变为热能。中间层位于平流层之上，其顶界高度可达80～85

km。在中间层，温度随高度增加而迅速降低，这是大气层中温度最低的区域。中间层内空气稀薄，其空气重量仅占整个大气层总重量的1/3

000。在80km附近降至约-92.5℃3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造3．中间层3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造4．热层特点热层位于中间层之上，其顶界高度可达约800km，空气非常稀薄。在热层，温度随高度的增加而急剧上升，这是因为该层大气吸收大量太阳短波辐射，并将其转变为热能，使顶部温度达数百至上千摄氏度。意义同时，热层内的大气在强烈太阳辐射的作用下发生电离，形成了电离层的主要部分，该大气层具有了导电性，能够折射和反射无线电波。正因为有了电离层，某些频率的无线电波才可以被反射回地面，这对远距离无线电通信具有重要意义。具体温度受太阳活动强度影响而有较大变化3.1航空器的飞行环境>>3.1.1大气层的构造5．散逸层散逸层是大气层的最外层，又称外层，位于热层之上，其顶界高度可达2

000～3

000

km。散逸层与大气极其稀薄的行星际空间没有明显的分界。由于该层大气极其稀薄，且远离地球表面，受地球引力作用微弱，因此该层大气分子不断地向太空散逸，散逸层也因此得名。3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性1．气体的状态参量和状态方程它们不仅对作用在航空器上的空气动力有影响，还对航空器发动机的推力等有很大影响。3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性2．气体的连续性气体会充满该容器3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性2．气体的连续性当航空器在大气中运动时，由于航空器的外形尺寸远远大于气体分子的平均自由程，因此在研究航空器和大气的相对运动时，气体分子之间的间隙可以忽略不计，即把大气看成连续的介质。这就是空气动力学中常说的流体连续性假设。连续性假设为描述流体的物理属性和流动状态提供了很大的方便，更重要的是，它为理论研究和定量计算创造了条件，使应用数学工具成为可能。气体分子在连续两次碰撞之间飞行的平均距离3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性需要指出的是，当航天器在高空大气层或外层空间飞行时，气体分子的平均自由程与航天器外形尺寸处于同一量级甚至更大，此时不能将大气视为连续介质。小贴士3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性3．气体的黏性与内摩擦力由图可知，当气体流经平板表面时，上层气体较下层气体流动快，紧靠平板的那一层气体流动最慢，速度为零。由于气体分子存在不规则运动，因此流动快的上层气体分子会侵入下层，促使下层气体加速；同理，流动慢的下层气体分子会侵入上层，使上层气体减速。于是，上层气体表现为受阻减速，下层气体表现为受拉加速，两层气体间便形成了相互牵扯的内摩擦力，即黏性力。气体的黏性是气体在流动过程中表现出的一种物理性质。气体的黏性主要起源于气体分子的不规则运动。为了深入理解气体的黏性，设想把流动的气体划分为平行的若干层，如图所示。3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性3．气体的黏性与内摩擦力流体黏性的大小可以用流体的黏性系数来衡量。相同条件下，不同的流体往往有不同的黏性系数。由此看出，水的黏性比空气显著得多，容易被感知；而空气的黏性很小，在低速流动时往往不易察觉。因此一般情况下，空气对物体的摩擦力可不予考虑。然而，对于在空气中快速运动的航空器，其表面空气速度梯度大，即使空气的黏性系数很小，空气作用在航空器表面上的摩擦力也相当可观，必须予以考虑。因此，航空器飞行时，其表面所受的摩擦力与气体的黏性也有密切关系。3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性流体黏性为什么会随温度变化而变化呢？流体黏性随温度变化的物理原因3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性3．气体的黏性与内摩擦力流体黏性与温度密切相关，随着温度的升高，气体的黏性将增大，而液体的黏性反而减小。对于像空气这样黏性系数很小的流体，当物体在其中的运动速度不大时，黏性作用并不明显，可以在理论分析中将其忽略，即可以采用理想流体模型进行理论分析。通常把不考虑黏性的流体（即黏性系数趋于零的流体），称为理想流体或无黏流体。概念3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性4．气体的可压缩性流体的可压缩性是指当其压强改变时，其密度和体积也随之发生改变的性质。不同形态流体的压缩性不同形态的流体，其可压缩性也不同。液体对压强变化的反应很小，一般认为液体是不可压缩的；气体对压强变化的反应很大，因此通常认为气体是可压缩的。3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性4．气体的可压缩性当气体流过航空器表面时，由于航空器表面对气流有阻碍作用，因此气体的流速发生变化，进而引起压强和密度的变化。当气体流速较低时，其压强和密度变化量很小，因此在研究低速流动相关问题时，可以不考虑气体可压缩性的影响。当气体流速较高时，其压强和密度将发生显著变化，此时必须考虑气体可压缩性的影响。特别是以超声速流过航空器表面3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性5．声波与声速航空器在大气中飞行时，会把前进时碰到的大气微团压缩并推开，微团随后会膨胀恢复到原来的状态。因此，当航空器在大气中运动时，其周围的大气中会一直产生疏密波。这种疏密波与声波相似，不同的是，它的频率可能超出人耳的听觉范围（20～20000Hz），因此人不一定听得到这种波。举个例子摇动铃铛时，铃铛的振动会扰动附近的空气，使空气产生压缩与膨胀的交替变化，空气的压强和密度也交替升高、降低，从而形成疏密波。声波是指声源振动在介质中传播时产生的

疏密波。即压缩与膨胀相间的波3.1航空器的飞行环境>>3.1.2气体的物理特性5．声波与声速声速是指声波在介质中传播的速度。声速的大小与介质的可压缩性有关，介质的可压缩性越大，声速越小；反之亦然。此外，在同一介质中，声速还随着温度的变化而变化。3.1航空器的飞行环境>>3.1.3国际标准大气航空器的飞行性能与大气的物理状态有密切关系，而大气物理状态随所在地理位置、季节和高度不同而变化。这使得航空器的制造和使用在不同条件下有不同的表现。因此，需要有一个统一的大气标准，以便在世界范围内进行比较和计算。目前，我国采用的统一标准是国际标准大气（ISA），它由国际民用航空组织制定，是航空器设计、制造和使用的统一标准。它依据实测资料，用简化方程近似表示压强、温度、密度等参数的平均铅垂分布，并排列形成国际标准大气表。下表为国际标准大气简表（0～15km）。压强、温度、密度等3.1航空器的飞行环境>>3.1.3国际标准大气国际标准大气简表（0～15km）高度/km温度/℃压强/hPa密度/（kg.m-3）015.01013.251.22518.5898.761.11122.0795.011.0073-4.5701.210.9094-11.0616.600.8195-17.5540.480.7366-24.0472.180.6607-30.5411.050.5908-36.9356.520.5269-43.4308.010.46710-49.9265.000.41411-56.4227.000.36512-56.5193.990.31213-56.5165.800.26714-56.5141.700.22815-56.5121.120.195国际标准大气虽然可作为统一标准，但它与各地的实际大气条件，特别是远离中纬度地区的大气条件，存在显著偏差，故在实际使用时需要对其加以修正。填空题：根据温度随高度的变化，大气层可分为对流层、____________、中间层、热层和散逸层5层。随堂检测平流层21单选题：在航空器飞行中，气象变化最复杂、天气现象最多的大气层是（

）。A．平流层 B．对流层C．中间层 D．热层B3.2飞机飞行原理飞机的飞行过程是一种机械运动，本质上是其与周围空气相互作用的表现。要理解飞机为何能飞行，就必须掌握气体流动的规律，以及空气与飞机表面相互作用产生的力学效果。下面将从气体流动的规律性出发，依次介绍空气动力的产生与方向，飞机的升力、阻力及其综合调控，从而系统学习飞机的飞行原理。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性飞机之所以能飞行，是利用了空气流过飞机表面时产生的空气动力，而这种力的产生与飞机和空气之间的相对运动密切相关。因此，要了解飞机的飞行原理，首先应该了解飞机与空气之间的相对运动规律。下面将分别介绍空气动力与相对运动的关联性、相对性原理、连续性定理和伯努利定理。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（1）空气动力与相对运动的关联性。空气相对于物体流动时，就会对物体产生作用力，这种力称为空气动力。举个例子大风能掀翻广告牌（见图），飓风可连根拔起大树；反过来，即使无风时骑车飞驰，也能感受到空气的阻力。但二者产生的力学效果完全相同。由此可见，只要物体与空气之间存在相对运动，就会产生空气动力。空气动而物体静止物体动而空气静止3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（2）相对性原理。飞机所受的空气动力与飞机和空气之间的相对运动速度有密切关系。在实际飞行中，空气动力是飞机在空气中运动的结果。而在实验研究与理论分析中，为了模拟这一过程，常采用飞机静止、空气以相同速率反向流过飞机表面的方式。因为只要相对速度相同，这两种方式产生的空气动力效果完全一致，这就是飞机飞行的相对性原理，风洞实验便是这一原理的典型应用。目前，相对性原理已在航空、航天、航海及交通运输等领域得到广泛应用。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（3）连续性定理。当气体稳定、连续地流过变截面管道时，由于管道中任意截面的气体既不能中断也不能堆积，因此，根据质量守恒定律，同一时间内流过管道任意截面的气体质量均相同，这就是连续性定理。对于不可压缩的流体，连续性方程可表述为流速与管道截面积成反比，即截面积大处流速小，截面积小处流速大。密度不变3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（4）伯努利定理。根据能量守恒定律，在与周围隔绝的系统中，能量形式可以相互转换，但总量始终保持不变。举个例子自由落体是重力势能转化为动能；风的动能推动风车叶片转动，驱动发电机产生电能。伯努利定理就是能量守恒定律在流体流动中的应用，它描述了流体流动过程中压强与速度之间的关系。如图所示，在变截面管道中，于3个不同截面处分别安装内径相同的玻璃管A、B和C（相当于测压管）。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（4）伯努利定理。当容器和管道的进口、出口开关都关闭时，管道中的流体静止，不同截面处流体的流速均为零，玻璃管A、B、C中的液面高度相同（如虚线所示位置），这表明不同截面处流体的压强相等。当容器和管道的进口、出口开关都打开且流体稳定流动时，玻璃管A、B、C中的液面高度均降低，且高度各不相同，这表明不同截面处流体的压强不同。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（4）伯努利定理。实验表明：截面1—1的面积最大、流体流速最小，玻璃管A中的液面最高，压强最大；截面3—3的面积最小、流体流速最大，玻璃管C中的液面最低，压强最小；截面2—2的面积居中，玻璃管B中的液面和压强均居中。这说明流体在变截面管道中稳定流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。3.2飞机飞行原理>>3.2.1气体流动的规律性（4）伯努利定理。静压+动压=总压=常量3.2飞机飞行原理>>3.2.2空气动力的产生与方向1．空气动力的产生放风筝时，人拉着风筝迎风奔跑，风筝在气流作用下缓缓上升。此时气流对风筝产生的作用力即为空气动力（R），它可分解为两个分量：垂直于气流方向的升力平行于气流方向的阻力为便于分析，可将风筝剖开，如图（b）所示，风筝剖面如图（c）所示，其剖面近似平板，下面便以平板剖面代替风筝剖面进行受力分析。如图（a）所示。（c）风筝剖面（a）风筝的受力（b）将风筝剖开L，它克服风筝重力使其上升D，它阻碍风筝前进3.2飞机飞行原理>>3.2.2空气动力的产生与方向1．空气动力的产生（1）迎角的概念。平板剖面与相对气流方向之间的锐角即为迎角（见图）。当迎角改变时，作用在平板上的空气动力也随之变化。3.2飞机飞行原理>>3.2.2空气动力的产生与方向1．空气动力的产生（2）平板两侧的压强差。当平板剖面的迎角为锐角时，气流在平板剖面上下的流动是不对称的。气流流到平板剖面前缘时分成上下两股：流经平板剖面下方的气流受到阻挡，速度降低，压强增大；流经平板剖面上方的气流向后加速流动，在平板剖面上方形成低压区，并产生气流分离现象。即具有正迎角正是因为平板两侧有了压强差，才有了作用于平板的空气动力。气流脱离平板表面3.2飞机飞行原理>>3.2.2空气动力的产生与方向2．空气动力的方向由于平板剖面存在迎角，因此平板剖面上下存在压强差。因压强差产生的力的方向总是由高压区指向低压区，即从平板剖面下方指向平板剖面上方。与此同时，空气流经平板剖面产生阻力。因压强差产生的力与阻力的合力即为空气动力，其方向指向平板剖面的后上方。如果把空气动力分解成垂直于气流方向的力和平行于气流方向的力，则垂直于气流方向的力就是平板剖面所受的升力，平行于气流方向的力就是平板剖面所受的阻力。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力1．飞机升力的产生与翼型的几何描述人类若想借助空气实现飞行，则必须解决两个关键问题：

一是制造能产生足够升力的平面（机翼），并能控制其迎角；二是依靠自身动力产生相对运动，形成所需要的气流，突破自然条件羁绊。那么，解决了动力问题之后，真正决定飞行效率的核心，便落在了机翼的设计上，因为飞机的升力主要来自机翼。而机翼之所以能产生升力，本质上取决于翼型。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力1．飞机升力的产生与翼型的几何描述概念翼型是用平行于飞机对称面的平面剖切机翼所得到的剖面形状。翼型呈流线型，一般上表面弯曲较大，下表面弯曲较小或为平面，如图所示。结构翼型最前点称为前缘，翼型最后点称为后缘，前缘和后缘的连线称为翼弦。迎角是翼弦与相对气流方向的夹角。当气流方向水平向右时，翼弦上仰为正迎角，下俯为负迎角。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力1．飞机升力的产生与翼型的几何描述与前文所述平板剖面类似，空气流动到机翼前缘时会分成上下两股，分别沿机翼上下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面弯曲较大使流管变细、流速增大、压强减小；下表面使流管变粗、流速减小、压强增大。这样机翼上下表面会形成压强差，进而为飞机提供升力。若机翼上表面弯曲较小，下表面弯曲较大，则空气动力的方向就会改变，无法产生升力。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力2．飞机升力的影响因素（1）翼型对升力的影响。（2）迎角对升力的影响。（3）其他因素对升力的影响。升力的大小与翼型和迎角有很大关系。一般而言，不对称的流线型翼型在迎角为零时仍可产生升力，而对称翼型和平板翼型在迎角为零时升力为零。气流沿对称翼型的对称轴流动时，只要机翼以一定的迎角在空气中运动，就会出现与非对称机翼类似的流动现象，使机翼上下表面产生压强差，从而产生升力。随着迎角的增大，升力也会增大。不过迎角的增大程度有一个限度，这个限度就是临界迎角。当迎角增大到临界迎角时，气流会从机翼前缘开始分离，在机翼后缘附近出现较大的涡流区，升力会突然下降，阻力却迅速增大，这种现象称为失速。飞机不应以接近或大于临界迎角的状态飞行，否则会导致失速，甚至造成飞行事故。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力2．飞机升力的影响因素（1）翼型对升力的影响。（2）迎角对升力的影响。（3）其他因素对升力的影响。在飞机实际飞行时，机翼、机身和水平尾翼都会产生空气动力，但机翼是升力的主要来源。除翼型和迎角外，升力的大小还与飞行速度、大气密度和机翼面积等因素有关，速度越大、大气密度越大、机翼面积越大，升力通常也越大。在设计飞机时，应尽量使飞机的升力大而阻力小，以获得较好的飞行性能。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力2．飞机升力的影响因素（1）翼型对升力的影响。（2）迎角对升力的影响。（3）其他因素对升力的影响。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力3．飞机升力的计算及其物理参数3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力3．飞机升力的计算及其物理参数大气密度、空速、升力系数、机翼的水平投影面积等物理参数共同决定了飞机的升力，下面简要介绍这些物理参数。升力的大小与大气密度成正比。大气密度越大，升力越大。当大气变稀薄时，升力将显著减小。（1）大气密度。与人站在风中的感受类似，空速越大，空气动力越大，升力越大。对飞机而言，升力与空速的平方成正比。（2）空速。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力3．飞机升力的计算及其物理参数大气密度、空速、升力系数、机翼的水平投影面积等物理参数共同决定了飞机的升力，下面简要介绍这些物理参数。升力系数反映的是翼型和迎角等因素对升力的综合影响。对于不同翼型和迎角，机翼周围气流的流速和压强分布不同，升力系数也会不同。在翼型相同的情况下，升力系数先是随迎角的增大而增大；但当迎角达到临界迎角后，升力系数会突然下降，此时飞机出现失速现象。（3）升力系数。飞机的升力主要由机翼产生，其本质是机翼上下表面气流存在压强差。因此，压强差所作用的机翼水平投影面积越大，飞机的升力越大。实践表明，飞机的升力与机翼水平投影面积成正比。（4）机翼的水平投影面积。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力需要注意的是，机翼的水平投影面积应按机翼贯穿机身的完整投影计算，即包含左右外露机翼及机身宽度内的延伸部分。小贴士3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力4．飞机的增升装置在设计一架飞机时，主要从飞机高速飞行或巡航飞行的视角来确定飞机的布局参数。

当飞机高速飞行或巡航飞行时，即使迎角很小，但由于速度较大，飞机仍能有足够的升力来维持水平飞行。当飞机低速飞行时，尤其是在起飞或着陆时，由于飞机的飞行速度较低，即使迎角较大，升力仍然有限，难以使飞机正常飞行，且迎角的增大也是有限度的，不可超过临界迎角。因此，飞机需要采用增升装置，使其在较小的速度条件下尽可能获得足够的升力，以提高起飞和着陆性能。3.2飞机飞行原理>>3.2.3飞机的升力4．飞机的增升装置目前飞机常见的增升装置有前缘缝翼和后缘襟翼（见图），以及机翼附面层控制装置等。常见增升装置①

改变翼型，增大机翼弯度；②

增大机翼面积；③

改变气流的流动状态，控制机翼上的附面层，延缓气流分离。主要作用3.2飞机飞行原理>>3.2.4飞机的阻力（1）飞机阻力的构成。激波阻力只在高速飞行时才会产生。摩擦阻力飞机阻力按物理成因不同分类压差阻力干扰阻力诱导阻力激波阻力3.2飞机飞行原理>>3.2.4飞机的阻力（2）低速飞行飞机的阻力分类及成因。低速飞行飞机主要涉及4种阻力，根据形成原因不同，可将这4种阻力分为两类：附加阻力附加阻力摩擦阻力压差阻力干扰阻力它们均是由空气黏性引起的它是由升力引起的3.2飞机飞行原理>>3.2.4飞机的阻力（2）低速飞行飞机的阻力分类及成因。4种阻力的成因①

空气流过飞机表面时，在飞机表面附近形成较大的速度梯度，从而产生摩擦阻力；②

空气绕流飞机时，在飞机前后形成明显的压强差，从而产生压差阻力；③

飞机各部件结合处气流相互干扰，从而产生干扰阻力；④

机翼产生升力时，上表面压力小而下表面压力大，空气从下翼面绕过翼尖流向上翼面时，形成翼尖涡流，从而产生诱导阻力。3.2飞机飞行原理>>3.2.4飞机的阻力延伸阅读在飞机各部件结合处加装整流罩，或使各部件平滑衔接、融合，可以减小干扰阻力。通过加装翼梢小翼（见图）可以减小诱导阻力。3.2飞机飞行原理>>3.2.4飞机的阻力（3）高速飞行飞机的激波与激波阻力。当飞行速度接近或大于声速时，飞机前方会形成一层被急剧压缩的空气层，该空气层内的空气密度急剧增加，阻力迅速增大，这就形成了激波，相应的阻力则称为激波阻力，激波阻力是跨声速飞行中“声障”现象的主要成因。激波阻力是高速飞行必须面对的问题。举个例子早期的活塞式发动机飞机在速度接近声速时，会受到激波阻力的强烈影响，发生剧烈抖振，变得很不稳定，几乎无法操纵，甚至可能出现机体结构破坏。

3.2飞机飞行原理>>3.2.5升力与阻力的综合调控（1）设计时调控升力和阻力。飞机的升力和阻力都是由飞机与空气的相对运动而产生的，升力增加往往伴随着阻力增加。飞机的重量主要由发动机重量和机体重量决定。一般发动机功率越大重量越大，因此，发动机的设计原则是在尽可能增大推力的同时减小重量，即增大推重比。同理，机体的设计原则是在提供足够升力的前提下，尽可能减小阻力。3.2飞机飞行原理>>3.2.5升力与阻力的综合调控（2）飞行时调控升力和阻力。飞行中，驾驶员需要根据飞行高度、气流状况等实际情况操纵飞机，调控升力和阻力，主要手段包括控制迎角、空速，以及使用增升装置或增阻装置等。举个例子在爬升阶段，适当增大迎角以增大升力；在平飞阶段，减小迎角，使升力与重力平衡，以保持水平飞行，同时减小阻力；在降落阶段，在增大阻力的同时维持足够的升力，使飞机在减速过程中避免硬着陆。3.2飞机飞行原理>>3.2.5升力与阻力的综合调控集思广益现代飞机通常通过增升装置和增阻装置来实现升力与阻力的调控。你知道飞机上主要有哪些增升装置和增阻装置吗？它们在什么飞行阶段发挥作用？它们是如何工作的？填空题：伯努利定理说明流体在变截面管道中稳定流动时，流速大的地方压强__________，流速小的地方压强____________。随堂检测小21填空题：飞机的阻力按物理成因不同可分为摩擦阻力、____________、干扰阻力、诱导阻力、激波阻力，其中____________只在高速飞行时才会产生。压差阻力大激波阻力3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.1飞机的平衡1．机体坐标系为了定量描述飞机的运动，必须建立机体坐标系。机体坐标系是指原点固定在飞机上，并遵循右手螺旋法则的三维直角坐标系，其原点通常位于飞机的重心，如图所示。从机尾到机头的轴线称为纵轴（OX轴），也称为滚转轴；通过重心并与纵轴垂直伸向两翼的轴称为横轴（OY轴），也称为俯仰轴；与纵轴和横轴组成的平面垂直的轴称为立轴（OZ轴），也称为偏航轴。纵轴和横轴形成的平面称为横向平面，纵轴与立轴形成的平面称为纵向平面，是飞机的对称面。飞机绕立轴的转动称为偏航，绕横轴的转动称为俯仰，绕纵轴的转动称为滚转或侧倾。概念3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.1飞机的平衡2．飞机平衡的概念飞机平衡是指作用于飞机的各力之和为零，且各力对飞机重心所产生的各力矩之和也为零。举个例子飞机在匀速平飞时便处于典型的平衡状态，此时重力与升力平衡，阻力与推力平衡。若推力大于阻力，则飞机加速平飞；反之，若推力小于阻力，则飞机减速平飞。当飞机处于平衡状态时，其速度的大小和方向均保持不变，且不会绕重心转动。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.1飞机的平衡3．飞机平衡的类别飞机平衡俯仰平衡方向平衡横侧平衡飞机达到俯仰平衡后不绕横轴转动，迎角保持不变。影响飞机俯仰平衡的力矩主要有机翼力矩、平尾力矩和推力力矩。即绕横轴（OY轴）的平衡。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.1飞机的平衡3．飞机平衡的类别飞机平衡俯仰平衡方向平衡横侧平衡即绕立轴（OZ轴）的平衡。飞机达到方向平衡后不绕立轴转动，侧滑角保持不变。影响飞机方向平衡的因素主要有：飞机一边机翼变形导致左右阻力不等左右发动机工作状态不同引起不对称拉力……飞机对称面与相对气流方向之间的夹角3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.1飞机的平衡3．飞机平衡的类别飞机平衡俯仰平衡方向平衡横侧平衡即绕纵轴（OX轴）的平衡。飞机达到横侧平衡后不绕纵轴转动，滚转角（侧倾角）保持不变。影响飞机横侧平衡的滚转力矩主要有：两翼升力对重心形成的力矩螺旋桨旋转时的反作用力矩……3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性飞机稳定性是指飞机在受到外界扰动后，自主恢复原有飞行状态的能力，也称为飞机安定性。它直接影响飞行安全与操纵效率。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性1．稳定的含义假设对处于平衡状态的物体施加一个微小扰动，使其偏离原来的平衡位置。扰动消失后，物体可能存在3种状态：稳定平衡稳定平衡就是物体会受到系统自动产生的回复力（或力矩）的作用，回到初始平衡位置，如图（a）所示。随遇平衡随遇平衡就是物体可以在任意位置保持平衡，如图（b）所示。不稳定平衡不稳定平衡就是物体所受的偏离力或力矩持续放大，物体逐步远离初始平衡位置，如图（c）所示。（a）稳定平衡

（b）随遇平衡

（c）不稳定平衡3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性1．稳定的含义对飞机而言，其稳定性也是类似的。飞行中的飞机因受到外界的微小扰动而偏离原来的平衡状态时，若驾驶员不加操纵，飞机能自行恢复原来的平衡状态，就是稳定平衡；稳定平衡若飞机在新状态下保持平衡，就是随遇平衡；随遇平衡若飞机继续偏离原来的状态而无法恢复，就是不稳定平衡。不稳定平衡3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性需要注意的是，飞机的稳定性并非越高越好。若飞机稳定性过高，恢复平衡的能力过强，将导致改变飞行姿态所需的操纵力大增，反而会使操纵性变差。小贴士3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性2．飞机稳定性的类别飞机稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性（滚转稳定性）飞机在飞行中可能受到各种扰动，导致其绕各轴的原有平衡被打破，这就需要相应方向的稳定力矩来使其恢复，下面分别进行介绍。三者共同构成飞机的全向稳定体系。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性2．飞机稳定性的类别飞机稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性（滚转稳定性）当飞机受向上（下）的气流扰动，机头抬高（降低）时，水平尾翼会自动产生附加升力，对飞机重心形成俯仰稳定力矩，促使飞机趋向于原来的迎角和飞行姿态，如图所示。因此，水平尾翼也称为水平安定面。一般，水平尾翼的位置越靠后、面积越大，稳定作用越强。指飞机绕横轴（OY轴）的稳定性。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性2．飞机稳定性的类别飞机稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性（滚转稳定性）当飞机在侧向气流产生的扰动力矩作用下偏航时（侧滑角为β），垂直尾翼会自动产生附加侧向力，对飞机重心形成航向稳定力矩，促使飞机回到原飞行方向，如图所示。因此，垂直尾翼也称为垂直安定面。一般，垂直尾翼的位置越靠后、面积越大，稳定作用越强。指飞机绕立轴（OZ

轴）的稳定性。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性2．飞机稳定性的类别飞机稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性（滚转稳定性）当飞行中的飞机受侧风等外力干扰而发生滚转、机翼倾斜时，具有横向稳定性的飞机会自动产生反向滚转力矩，促使机翼恢复到水平平衡状态，从而保持飞行的稳定性，如图所示。指飞机绕纵轴（OX轴）的稳定性。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.2飞机的稳定性在飞机受扰动滚转时，垂直尾翼和具有上反角（机翼相对翼根向上翘起的角度）、后掠角（机翼向后倾斜的角度）的机翼都会产生与滚转方向相反的回复力矩（即反向滚转力矩），从而增强飞机的横向稳定性。小贴士原理3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性飞机的操纵是由驾驶员通过姿态操纵系统偏转3大操纵面，改变机翼或尾翼的气动特性，使其产生气动力矩，从而实现俯仰、滚转和航向改变等姿态的调控。一般而言，操纵动作越简单、省力，飞机响应越快，操作性就越好。概念飞机的操纵性是指飞机对驾驶员操纵指令的响应特性，也称飞机的操纵品质，是航空器的关键飞行品质之一。包括升降舵、副翼、方向舵3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性实际飞行中，3种操纵性往往需要协同配合，协调转弯便是其经典体现。下面分别进行介绍。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯协同配合3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性该力作用于飞机产生俯仰力矩，使机头向上抬起，如图所示，这正是升降舵的工作原理。飞机的俯仰操纵性好，意味着升降舵易于操纵，飞机反应速度快、俯仰姿态改变及时。举个例子驾驶员操纵驾驶杆（盘）使水平尾翼后缘的升降舵向上偏转，可为飞机提供一个向下的附加气动力。概念俯仰操纵是指驾驶员操纵驾驶杆（盘）偏转升降舵，使飞机迎角改变，从而改变其飞行姿态。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性飞机的横侧操纵性好，意味着副翼易于操纵，飞机反应速度快、滚转姿态改变及时。举个例子驾驶员右压驾驶杆时，左副翼向下偏转、右副翼向上偏转，两侧机翼升力产生差异，形成向右滚转的力矩，飞机随之向右滚转，如图所示。若驾驶员左压驾驶杆，则产生相反的效果，飞机向左滚转。概念横侧操纵是指驾驶员操纵驾驶杆（盘）调控副翼，使飞机绕纵轴转动。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性飞机的航向操纵性好，意味着方向舵响应灵活、易于操纵，飞机反应速度快、方向改变及时。举个例子驾驶员通过踩左脚蹬，可使垂直尾翼后缘的方向舵向左偏转，为飞机提供向右后方的附加气动力，该力作用于飞机产生偏航力矩，使机头向左偏转，如图所示，这也正是方向舵的工作原理。概念航向操纵是指驾驶员操纵脚蹬调控方向舵，使飞机绕立轴转动以改变航向。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性操纵飞机转弯时，驾驶员踩动脚蹬可使方向舵偏转，从而产生偏转力矩改变航向。但仅依靠方向舵转弯会产生侧滑，安全性和舒适性较差。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯因此，巡航中通常采用协调转弯，通过同步操纵机身侧倾角与航向，使飞机在不改变高度的情况下沿平滑圆弧飞行。3.3飞机的稳定性与操纵性>>3.3.3飞机的操纵性协调转弯时，驾驶员同时操纵驾驶杆（盘）和脚蹬，以同步操控副翼和方向舵。以右转弯为例，驾驶员需要右转驾驶杆（盘）使机身向右侧倾，同时踩右脚蹬操纵方向舵，使机头向右偏转。转弯过程中可以适当拉杆使升降舵上偏，增加迎角以补偿升力损失，帮助飞机保持高度。虽然升降舵主要用于控制俯仰姿态，但在转弯时适当偏转也能辅助改善转弯特性。飞机的操纵性俯仰操纵性横侧操纵性航向操纵性协调转弯操纵方法总之，协调转弯是升降舵、副翼和方向舵的综合运用，驾驶员通过精准协调各操纵面，可使飞机按所需轨迹和半径完成转弯。填空题：飞机的稳定性包括纵向稳定性、________稳定性和横向稳定性，其中纵向稳定性主要由____________提供恢复力矩。随堂检测方向21填空题：飞机的三大操纵面是升降舵、方向舵和__________。副翼水平尾翼3.4飞机的飞行性能与运输性能下面将分别介绍飞行过程与飞行高度、飞机的飞行性能和飞机的运输性能。飞机的飞行性能与运输性能是民航飞机运行的重要技术基础，直接关系到飞行安全、运行效率与经济效益。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度1．飞行过程滑行起飞爬升巡航下降进近着陆飞行过程5个阶段完成旅客登机等相关工作后，机组做好所有的航前检查和准备，驾驶员向塔台申请放行许可，同时申请推出和开车。获得管制许可后，驾驶员驾驶飞机沿指定滑行路线从停机坪滑至跑道入口外，等待塔台进一步指令。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度1．飞行过程滑行起飞爬升巡航下降进近着陆飞行过程5个阶段在得到塔台进入跑道和起飞的指令后，驾驶员驾驶飞机按规定进入跑道，并对正跑道中心线，做好系列起飞操纵。起飞是整段飞行中操纵最复杂的阶段，不仅单位时间耗油量最大，还受地面温度、海拔等因素制约。经过驾驶员推油门、手扶方向舵、加速拉杆等一系列操作后，飞机离地升空，并沿指定航路和许可高度爬升。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度1．飞行过程滑行起飞爬升巡航下降进近着陆飞行过程5个阶段飞机上升至巡航高度（如8000m）后，便进入巡航阶段。如无天气影响、颠簸、冲突或其他特殊情况，飞机将在此高度附近保持稳定、沿计划航路飞行，直至目的地。巡航是飞机完成飞行任务的主要阶段，此时飞机处于平飞状态，单位时间耗油量最低，这时的飞行高度称为巡航高度，对应的速度称为巡航速度。高空的风向对巡航阶段的影响极大，在条件许可的情况下，驾驶员应尽量选择有利的风向。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度延伸阅读巡航高度和巡航速度的选择对飞行任务有重要影响。巡航高度越高，燃料消耗越少，但受飞机重量和航行管制的限制。巡航速度高，单位时间燃油消耗大，但总飞行时间会缩短，因此巡航速度是否具有经济性需要通过计算预测。一般飞机制造厂会给出经济巡航速度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度1．飞行过程滑行起飞爬升巡航下降进近着陆飞行过程5个阶段飞机一般距目的地机场200～300km时开始下降。为保证旅客舒适，飞机下降速率一般为5～10m/s；距地面高度降至约2000m时，即进入最后的进近着陆阶段。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度1．飞行过程滑行起飞爬升巡航下降进近着陆飞行过程5个阶段在此阶段，飞机飞行高度持续下降。驾驶员收到塔台的着陆许可后，飞机沿无线电下滑道平稳进近，边进近边下降。降至600m以下时，飞机放下后缘襟翼、打开起落架舱门、放出并锁定起落架，对正跑道，做好着陆前的所有检查和准备工作。进近着陆是飞行过程中又一操纵复杂的阶段，且比起飞爬升更具挑战性，机场条件对进近着陆有直接影响。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度2．飞行高度概念飞行高度是指飞机在空中飞行时距离某一基准面的垂直距离。基本要素测量飞行高度需要两个基本要素：分类按测量方式不同，飞行高度分为几何高度和气压高度，其对应的基准面分别为几何基准和气压基准，下面主要介绍气压基准和相关气压高度。飞机的垂直位置点测量高度的基准3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度2．飞行高度（1）气压基准。飞行中主要利用气压高度表测量气压高度，其对应的基准面为气压基准。飞机在机场区域内飞行时，通常使用场面气压（QFE）和修正海平面气压（QNH）作为气压基准，这些数据通常由空中交通管理部门提供给驾驶员。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度气压基准是怎样切换的呢？气压基准的切换与过渡层3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度2．飞行高度（2）场面气压高度（HQFE）。场面气压是指机场的着陆区域内最高点的气压值。场面气压高度是飞机与机场地面、地面障碍物之间的垂直距离，简称场压高度，通常以机场着陆区最高点为基准。在飞机起飞和着陆时，驾驶员必须知道飞机相对于起飞和着陆区域的高度，以确保气压高度表指示准确，飞机安全起飞或着陆。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度2．飞行高度（3）修正海平面气压高度（HQNH）。修正海平面气压是以标准大气为依据，由场面气压推算出的平均海平面气压。以平均海平面气压为基准测得的高度称为修正海平面气压高度。在飞机爬升和下降阶段，驾驶员需要知道飞机的真实高度，以便借助航图判断飞机与下方地形之间的高度差。用修正海平面气压高度减去由航图提供的位置标高，即可得到相应的真实高度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.1飞行过程与飞行高度2．飞行高度（4）标准海平面气压高度（HQNE）。以标准海平面气压（1

013.25hPa）为基准测得的高度称为标准海平面气压高度。在航路飞行阶段，航空器统一使用标准海平面气压高度作为基准，以确保同一区域内各航空器的高度基准一致，以免因基准不同导致垂直间隔不足而引发事故。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能由于不同飞行阶段对飞行性能的要求各异，因此下面将主要从4个方面进行介绍:概念飞行性能是指飞机在各飞行阶段的运动特性，主要包括速度、加速度、爬升率、所需滑跑距离等。起飞性能巡航性能爬升性能着陆性能3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能1．起飞性能飞机起飞时必须使用较大推力，以尽快增速、缩短滑跑距离。（1）起飞性能参数。起飞性能参数中，较重要的有起飞滑跑距离和越障长度。指飞机在跑道上从开始滑行到离开地面的滑行距离。指飞机从静止到离地50ft所经过的水平距离。约15m，该高度是根据机场情况人为规定的越障要求起飞滑跑距离越障长度3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能1．起飞性能飞机起飞时必须使用较大推力，以尽快增速、缩短滑跑距离。（2）起飞性能的影响因素。飞机的起飞性能受机场位置、气象条件、飞机载重和跑道道面等多种因素的影响。下面主要介绍典型影响因素：密度高度风向总重和重心跑道道面……

①

密度高度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能1．起飞性能飞机起飞时必须使用较大推力，以尽快增速、缩短滑跑距离。（2）起飞性能的影响因素。密度高度是指在国际标准大气条件下，与当前实际空气密度相等的那个高度，它并非实际海拔，而是用于衡量空气稀薄程度的指标。当空气密度较大时，发动机、螺旋桨的工作效率和机翼产生的升力均较高。因此，在低海拔机场起飞时，飞机的起飞滑跑距离和越障长度较短；在高高原机场起飞时，两者均需要加长。密度高度低如拉萨贡嘎国际机场3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能1．起飞性能飞机起飞时必须使用较大推力，以尽快增速、缩短滑跑距离。（2）起飞性能的影响因素。

②

风向。

③

总重和重心。

④

跑道道面。飞机逆风起飞时可获得更大的空速、升力，能缩短起飞滑跑距离；顺风则相反。飞机总重越大，起飞需要的升力就越大，起飞滑跑距离越长。当重心靠前时，飞机有低头趋势，起飞时就需要更大的升力才能离地，进而需要更长的起飞滑跑距离或更大的推力。软或湿的跑道道面都会增大飞机的滑跑阻力，降低加速性能，导致起飞滑跑距离增长。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能2．爬升性能飞机爬升到巡航高度需要较大的推力和耗油量，以克服重力和阻力。不同的爬升方式可实现不同的效果。（1）以最佳爬升角空速爬升。（2）以最佳爬升率空速爬升。（3）以正常爬升空速爬升。常见的爬升方式采用这种爬升方式，飞机在给定距离内获得的高度最大，爬升角度最大，发动机功率也最大。该爬升方式通常用于飞机刚离地后超越障碍物的一段时间内。飞机越过障碍物后要改用其他爬升方式，以防发动机过热而损坏。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能2．爬升性能飞机爬升到巡航高度需要较大的推力和耗油量，以克服重力和阻力。不同的爬升方式可实现不同的效果。（1）以最佳爬升角空速爬升。（2）以最佳爬升率空速爬升。（3）以正常爬升空速爬升。常见的爬升方式采用这种爬升方式，飞机在给定时间内爬升的高度最大。与前一种方式相比，飞机爬升角度较小、发动机功率也较小，但爬升速度更快。通常，飞机越过障碍物后采用该爬升方式，可迅速升高，以避开噪声敏感区或尽快上升到指定高度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能2．爬升性能飞机爬升到巡航高度需要较大的推力和耗油量，以克服重力和阻力。不同的爬升方式可实现不同的效果。（1）以最佳爬升角空速爬升。（2）以最佳爬升率空速爬升。（3）以正常爬升空速爬升。常见的爬升方式前两种爬升方式均需要加大发动机推力，发动机持续大负荷运行，易过热导致性能下降、效率降低。能保持发动机持续工作状态的爬升空速，称为正常爬升空速，也称巡航爬升速度。在到达一定高度后，飞机应采用该爬升方式继续爬升，此时爬升角小，上升速度适中。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能延伸阅读影响爬升性能的因素包括密度高度、风向、总重和重心，这些因素对爬升性能的影响规律，与对起飞性能的影响类似。实际飞行中，各型飞机均配有性能图表和数据表。在起飞前，驾驶员应根据这些数据，结合具体情况，选择合适的爬升方式，规范操纵，确保安全爬升。现代飞机虽配备起飞性能数据库，可通过计算机算出性能参数，甚至实现自动操纵，但由于要输入的参数较多，且起飞过程中随时可能出现变化，因此驾驶员仍要对起飞性能了然于胸，并主导操纵起飞过程。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能3．巡航性能巡航阶段通常是飞行全程中耗时最长、距离最远的一段，飞机大部分时间处于平飞状态，该阶段的性能主要体现为飞行速度与飞行高度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能3．巡航性能（1）飞行速度。衡量飞行速度的指标有两个，分别是最大平飞速度和经济巡航速度。最大平飞速度即平飞时的最大速度；经济巡航速度则更注重燃油效率，在营运中更具实际价值。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能3．巡航性能（2）飞行速度的影响因素。发动机功率是影响巡航速度的直接因素，当发动机功率最大时，飞机可获得最大巡航速度，缩短航行时间，但燃油消耗也随之增加。从经济角度出发，航空公司更注重节省燃油而非单纯追求速度，通常希望在给定燃油量下获得最远航程，因此会将发动机功率设定在最大航程挡位。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能3．巡航性能（3）飞行高度。衡量飞行高度的指标主要有巡航高度和单发停车高度。巡航高度可选范围较大，便于飞机选择航路及避开不利气象。单发停车高度是指飞机在一台发动机停止工作后仍能维持平飞的最大高度，它不仅体现飞机对高原空域的适应能力，也反映其安全裕度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能3．巡航性能（4）飞行高度与发动机性能的关联性。飞行高度主要受发动机性能制约。飞行高度越高，空气密度越小，阻力也越小。喷气式飞机的最佳巡航高度为9～13km，

13km以上发动机功率略有下降，但影响不大；在5km以上活塞式发动机功率会明显下降。因此，驾驶员需要综合考虑主客观因素，合理选择巡航高度。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能4．着陆性能（1）着陆性能的指标。着陆最主要的目标就是保证飞机安全地降落在跑道上。指飞机从最后进近至50ft（约15m）高度开始，到完全停止所经过的水平距离，它受机型、速度、减速方式及环境条件等因素影响。着陆距离接地速度滑跑距离3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能4．着陆性能（1）着陆性能的指标。着陆最主要的目标就是保证飞机安全地降落在跑道上。指飞机主起落架接触地面的瞬时速度。规章要求着陆时民航客机应以失速速度的130%作为进场速度，来通过15m高度的基准点，以保证安全裕度和操纵可控性。着陆距离接地速度滑跑距离3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能4．着陆性能（1）着陆性能的指标。着陆最主要的目标就是保证飞机安全地降落在跑道上。滑跑距离是指飞机主起落架接地后，依靠刹车、气动阻力等减速至飞机停止所滑行的距离。着陆距离接地速度滑跑距离3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能4．着陆性能（2）着陆性能的影响因素。着陆最主要的目标就是保证飞机安全地降落在跑道上。进近和着陆操纵复杂，驾驶员应该这样做：首先要确保飞机的进近姿态和航迹正确，若有偏差则需要及时修正；同时要根据当地条件（温度、海拔等）保持合适的进近速度。一般而言，进近速度越低，着陆距离越短，但也不能低于保证操纵安全所需的最低速度。为保证飞机在低速时有足够的升力，进近和着陆时应使用后缘襟翼、前缘缝翼等增升装置，后缘襟翼角度不同，着陆距离和接地速度也不同。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.2飞机的飞行性能进近着陆是飞行安全的关键阶段，若着陆条件不理想，为保证安全，驾驶员会果断将飞机拉起复飞，待条件合适后再尝试着陆。复飞并非意味着失败，而是对“生命至上”理念最坚定的践行，考验的是驾驶员在复杂情境下严守安全底线、敢于担当的职业勇气。正因如此，即使技术日益先进，驾驶员仍需要在此阶段亲自操纵、目视飞行，这既是对规则的敬畏，更是对飞机上所有生命的承诺。砥节砺行3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能1．航程与业载航空运输的目的就是将一定量的旅客和货物送到一定距离外的地方，衡量飞机运输性能的主要指标是航程与业载。（1）航程指飞机在中途不补充燃料的条件下可完成的最大航行距离，它反映了飞机的远航能力，决定了其直飞航线范围。航程越大，飞机的商业服务范围越广，经济性也越高。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能1．航程与业载航空运输的目的就是将一定量的旅客和货物送到一定距离外的地方，衡量飞机运输性能的主要指标是航程与业载。（2）业载即业务载荷，是指飞机可以用来赚取利润的商业载荷，也称为商载。它包括3部分：①

旅客，总重量=座位数×旅客平均重量（一般按90kg/人计算）；②

行李，通常装于下层货舱，占据一定容积；③

货物，在客机上通常与行李混装，多采用集装箱或集装盘转运，以留出一定的容积用于装运行李。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量民航客机的航程、业载与飞机重量、燃油重量密切相关，下面简要介绍几个相关性能指标。最大起飞重量最大着陆重量最大无燃油重量使用空机重量燃油重量3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量（1）最大起飞重量。它是指飞机在跑道端开始起飞滑跑时允许的最大重量，是起飞时飞机结构所能承受的极限重量。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量（2）最大着陆重量。它是指飞机着陆时允许的最大重量。着陆时飞机与跑道之间存在冲击作用，对飞机结构有重要影响，故最大着陆重量是设计与运行中必须考虑的重要因素。对于大型飞机，最大着陆重量通常小于最大起飞重量；对于中小型飞机，两者差别不大。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量（3）最大无燃油重量。它是指飞机在无燃油状态下的最大允许重量。民航飞机的机翼兼具储油功能，飞行中燃油重量可抵消升力对机翼结构的部分作用力。若机翼中无燃油，则机翼结构在空中受力难以平衡，结构承受的作用力反而增大。因此，最大无燃油重量对业载有一定限制，即使减少燃油，也不能无限制增加业载，否则可能超出机翼结构的承受能力。3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量（4）使用空机重量。它是指飞机除燃油重量和业载之外的全部重量，包括空勤人员及其随身物品、客舱设施（厨房、座椅等），以及技术资料等全部服务所需物品的重量，其计算公式为：

使用空机重量=最大无燃油重量-最大业载3.4飞机的飞行性能与运输性能>>3.4.3飞机的运输性能2．飞机重量与燃油重量（5）燃油重量。它是指飞机加满燃油时的最大燃油重量，其计算公式为：燃油重量=油箱容积×燃油密度飞机油箱容积固定，燃油重量则取决于燃油密度。燃油密度越高，同体积燃油燃烧产生的热量越大，航程越远，但高密度燃油价格也更高。因此，航空公司需要根据燃油供应情况和市场价格等因素综合选择燃油。判断题：标准海平面气压高度以1013.25hPa为基准，主要用于航路飞行阶段，目的是避免不同航空器因高度基准不同导致垂直间隔不足。（

）随堂检测21判断题：大气压强、温度、密度都会随高度升高而降低。（

）错误正确3.5直升机的飞行与操纵

直升机是旋翼航空器的典型代表，具有垂直起降、空中悬停等固定翼飞机无法替代的飞行能力，在通用航空中占据重要地位，因此有必要了解其飞行与操纵的基本知识。3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.1直升机及其飞行原理1．直升机概述最具代表性的直升机是单旋翼带尾桨的直升机，如图所示。它是通过航空发动机驱动旋翼旋转产生空气动力的航空器，其尾桨主要是用以平衡旋翼产生的反作用力矩。在民用航空领域，直升机是通用航空的重要组成部分，广泛应用于救援、医疗、巡逻、运输、海上采油平台起降等，在某些领域具有不可替代的作用。3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.1直升机及其飞行原理1．直升机概述一般而言，直升机要比固定翼飞机复杂，发展也相对较慢。但随着对直升机空气动力学等学科认识的不断深化，以及先进航空电子技术、新工艺等的广泛应用，直升机近年来有了很大发展。此外，新概念直升机也不断涌现，其设计思想已突破传统直升机的范畴，可理解为介于传统直升机与固定翼飞机之间的一种新型航空器。当前，低空经济发展日新月异，直升机的应用也在发生着重大变化。包括复合式直升机、倾转旋翼机、直升机加气囊式组合飞艇等。3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.1直升机及其飞行原理2．直升机的特点直升机种类繁多，这里仅以单旋翼带尾桨的直升机为例进行讨论。与固定翼飞机相比，直升机主要具有以下特点：

（1）垂直起降。

（2）空中悬停。直升机依靠旋翼提供升力，能够原地垂直起降，无须跑道即可实现起飞和着陆。通过精确控制旋翼总距和周期变距，直升机可在一定高度保持悬停（静止），因此它适合吊装重物、应急救援的定点作业。调节旋翼升力的大小调节升力的倾斜方向3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.1直升机及其飞行原理2．直升机的特点直升机种类繁多，这里仅以单旋翼带尾桨的直升机为例进行讨论。与固定翼飞机相比，直升机主要具有以下特点：直升机构造复杂，操纵难度大，飞行效率较低，振动和噪声较大，飞行品质相对较差。

（3）多向飞行。

（4）固有局限。即航空器的操纵稳定性与乘坐舒适性在空中，通过调控周期变距改变旋翼倾斜方向，直升机可以向任意方向飞行，即使机头的方向不变，仍能实现向前、向后、向左、向右飞行，具有较好的机动性。

3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.1直升机及其飞行原理3．直升机的飞行原理旋翼工作时，桨毂带动桨叶旋转。桨叶与空气之间有相对运动，进而产生空气动力。每个桨叶上的空气动力传递并集中到桨毂，总的合力带动整个直升机运动。直升机的旋翼既是产生升力的部件，又是产生拉力（推力）的部件，同时也是实现飞行航向操纵与控制的部件。直升机的飞行正是依靠升力、拉力（推力）及旋翼方向的变化来实现的。直升机的飞行原理与固定翼飞机差异较大。直升机以旋翼代替固定翼飞机的机翼来产生空气动力。旋翼通常由桨毂和

桨叶

组成。桨叶呈细长的扭曲片状，其横向剖面相当于机翼的翼型。3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.2直升机的稳定性与操纵性1．直升机的稳定性直升机的稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性概念直升机的稳定性是指飞行中的直升机受到扰动偏离平衡状态，在扰动消失后，能主动恢复原来状态的性质。与固定翼飞机的稳定性类似3.5直升机的飞行与操纵>>3.5.2直升机的稳定性与操纵性1．直升机的稳定性直升机的稳定性纵向稳定性航向稳定性横向稳定性在前飞时，直升机的俯仰稳定力矩主要由水平尾翼产生，其作用与固定翼飞机的水平尾翼相似。