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帅哥 发表于 2009-1-16 13:59:00

计算装载重量和重心 ...................................................................................................................... 206计算法 ......................................................................................................................................... 206图表法 ......................................................................................................................................... 207查表法 ......................................................................................................................................... 209负力臂时的计算 .......................................................................................................................... 210零燃油重量时的计算 .................................................................................................................. 210移动，增加和卸除重量 .............................................................................................................. 211重量偏移 ................................................................................................................................................ 211重量增加和卸除 ..................................................................................................................................... 213第九章－飞机性能 ..................................................................................................................... 214性能数据的重要性 .......................................................................................................................... 214大气组成 ......................................................................................................................................... 215大气压力 ..................................................................................................................................... 215压力高度 ..................................................................................................................................... 217密度高度 ..................................................................................................................................... 217压力对密度的影响 ................................................................................................................................. 220温度对密度的影响 ................................................................................................................................. 221湿度(潮湿)对密度的影响 ...................................................................................................................... 221性能 ................................................................................................................................................. 221平直飞行 ..................................................................................................................................... 222爬升性能 ..................................................................................................................................... 223航程性能 ..................................................................................................................................... 227地面效应 ..................................................................................................................................... 231反向命令区域 .............................................................................................................................. 233跑道表面和坡度 .......................................................................................................................... 234跑道上的水和动态打滑 .............................................................................................................. 236起飞和着陆性能 .............................................................................................................................. 237起飞性能 ..................................................................................................................................... 238着陆性能 ..................................................................................................................................... 240性能速度 ......................................................................................................................................... 242性能图表 ......................................................................................................................................... 243插值法 ......................................................................................................................................... 244密度高度图 ................................................................................................................................. 244起飞图表 ..................................................................................................................................... 246爬升和巡航图表 .......................................................................................................................... 247侧风和迎风分量图 ...................................................................................................................... 252着陆图表 ..................................................................................................................................... 253失速速度性能图表 ...................................................................................................................... 254运输类飞机性能 .............................................................................................................................. 255运输类对非运输类性能要求的主要差别 .................................................................................. 256性能要求 ..................................................................................................................................... 256起飞 ........................................................................................................................................................ 256飞行员航空知识手册第11 页着陆 ........................................................................................................................................................ 256起飞计划 ................................................................................................................................................ 256

帅哥 发表于 2009-1-16 13:59:19

跑道要求 ..................................................................................................................................... 257平衡场地长度 .............................................................................................................................. 258爬升要求 ..................................................................................................................................... 260第一节 .................................................................................................................................................... 260第二节 .................................................................................................................................................... 260第三或者加速节 ..................................................................................................................................... 261第四或者最后节 ..................................................................................................................................... 261第二节爬升限制 ..................................................................................................................................... 261航空运输障碍物间隔要求 .......................................................................................................... 261起飞要求小结 .............................................................................................................................. 262着陆性能 ..................................................................................................................................... 262计划着陆 ................................................................................................................................................ 263着陆要求 ................................................................................................................................................ 263进近爬升要求 ......................................................................................................................................... 263要求的着陆跑道 ..................................................................................................................................... 263着陆要求小结 ......................................................................................................................................... 264性能图表样本 ................................................................................................................................. 265第十章－天气理论 ..................................................................................................................... 265大气特性 ......................................................................................................................................... 265氧气和人体 ................................................................................................................................. 267大气压力的重要性 ...................................................................................................................... 268大气压力的度量 ..................................................................................................................................... 268海拔高度对大气压力的影响 .................................................................................................................. 271高度对飞行的影响 ................................................................................................................................. 271空气密度差异的影响 .............................................................................................................................. 272风 ............................................................................................................................................................ 272大气循环的原因 .............................................................................................................................. 272风的模式 ..................................................................................................................................... 274对流型气流 ................................................................................................................................. 276障碍物对风的影响 ...................................................................................................................... 278低空风切变 ................................................................................................................................. 279地面天气图上的风和压力表示 .................................................................................................. 280大气稳定性 ..................................................................................................................................... 282逆增 ............................................................................................................................................. 282湿气和温度 ................................................................................................................................. 283相对湿度 ..................................................................................................................................... 283温度/露点关系 ............................................................................................................................ 284确定空气到达饱和点的方法 ...................................................................................................... 284露和霜 ......................................................................................................................................... 285雾 ................................................................................................................................................ 285云 ................................................................................................................................................ 286云幕高度 ..................................................................................................................................... 288飞行员航空知识手册第12 页能见度 ......................................................................................................................................... 288

帅哥 发表于 2009-1-16 13:59:34

降水 ............................................................................................................................................. 288气团 ................................................................................................................................................. 289锋面 ................................................................................................................................................. 290暖锋 ............................................................................................................................................. 291飞向逼近的暖锋 ..................................................................................................................................... 292冷锋 ............................................................................................................................................. 292快速移动的冷锋 ..................................................................................................................................... 292飞向逼近的冷锋 ..................................................................................................................................... 293冷锋和暖锋对比 ..................................................................................................................................... 293风的转向 ..................................................................................................................................... 294静止锋 ......................................................................................................................................... 294锢囚锋 ......................................................................................................................................... 294第十一章－天气报告，预报和图表 ........................................................................................... 295观测资料 ......................................................................................................................................... 296地面航空天气观测 ...................................................................................................................... 296高空观测 ..................................................................................................................................... 296雷达观测 ..................................................................................................................................... 296服务设施 ......................................................................................................................................... 297FAA 飞行服务站(FSS) .............................................................................................................. 297转录信息简报服务(TIBS) ......................................................................................................... 297直接用户接入终端服务(DUATS) ............................................................................................ 297航路飞行报告服务(EFAS) ........................................................................................................ 298飞行中危险天气报告(HIWAS) ................................................................................................ 298转录天气广播(TWEB) .............................................................................................................. 298天气简报 ......................................................................................................................................... 299标准简报 ..................................................................................................................................... 299缩写的简报 ................................................................................................................................. 299展望简报 ..................................................................................................................................... 300航空天气报告 ................................................................................................................................. 300航空例行天气报告(METAR) .................................................................................................... 300飞行员天气报告(PIREPs) ........................................................................................................ 302雷达天气报告(SD) .................................................................................................................... 304航空预报 ......................................................................................................................................... 306终端机场预报(TAF) ................................................................................................................... 306区域预报 ..................................................................................................................................... 308飞行中天气报告 .......................................................................................................................... 310飞行员气象信息(AIRMET) ................................................................................................................... 311重要气象信息(SIGMET) ...................................................................................................................... 311重要的对流性气象信息(WST) ............................................................................................................. 312风和温度高空预报(FD) ............................................................................................................. 313天气图 ............................................................................................................................................. 314地面分析图 ................................................................................................................................. 314天气描述图 ................................................................................................................................. 316飞行员航空知识手册第13 页雷达摘要图 ................................................................................................................................. 316

帅哥 发表于 2009-1-16 14:00:33

重要天气预测图 .......................................................................................................................... 318第十二章－机场的运行 .............................................................................................................. 321机场类型 ......................................................................................................................................... 321受管制机场 ................................................................................................................................. 321非管制机场 ................................................................................................................................. 321机场数据的来源 .............................................................................................................................. 322航图 ............................................................................................................................................. 322机场设施目录 .............................................................................................................................. 322航行通告 ..................................................................................................................................... 323机场标志和符号 .............................................................................................................................. 323跑道标志 ..................................................................................................................................... 324滑行道标志 ................................................................................................................................. 324其他标志 ..................................................................................................................................... 324机场符号 ..................................................................................................................................... 325机场灯光 ......................................................................................................................................... 325机场灯塔 ..................................................................................................................................... 326进近灯光系统 .............................................................................................................................. 326目视下滑道指示灯 ...................................................................................................................... 326目视进近坡度指示灯 .............................................................................................................................. 327其他下滑道系统 ..................................................................................................................................... 327跑道灯光 ..................................................................................................................................... 328跑道端点识别灯光 ................................................................................................................................. 328跑道边界灯光 ......................................................................................................................................... 328跑道内灯光 ............................................................................................................................................ 329机场灯光的控制 .......................................................................................................................... 329滑行道灯光 ................................................................................................................................. 329障碍物灯光 ................................................................................................................................. 329风向指示器 ..................................................................................................................................... 330无线电通信 ..................................................................................................................................... 331无线电许可证 .............................................................................................................................. 331无线电设备 ................................................................................................................................. 331失去通信时的程序 ...................................................................................................................... 332空中交通管制服务 .......................................................................................................................... 333一次雷达 ..................................................................................................................................... 333空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS) .................................................................................. 334无线电应答器 .............................................................................................................................. 334雷达交通信息服务 ...................................................................................................................... 334伴流 ................................................................................................................................................. 335涡流生成 ..................................................................................................................................... 335涡流强度 ..................................................................................................................................... 336涡流行为 ..................................................................................................................................... 336涡流规避程序 .............................................................................................................................. 337避免空中相撞 ................................................................................................................................. 337

帅哥 发表于 2009-1-16 14:00:51

航线制图 ......................................................................................................................................... 368航线制图的步骤 .......................................................................................................................... 368备案VFR 飞行计划 ........................................................................................................................ 371无线电导航 ..................................................................................................................................... 372甚高频(VHF)全向信标 ( VOR) ............................................................................................... 373使用VOR ............................................................................................................................................... 375跟踪VOR ............................................................................................................................................... 376使用VOR 的提示 .................................................................................................................................. 377距离测量装置(DME) ................................................................................................................. 378VOR/DME RNAV ...................................................................................................................... 378自动定向仪(ADF) ...................................................................................................................... 380罗兰-C 导航 ............................................................................................................................... 383全球定位系统(GPS) .................................................................................................................. 385迷航程序 ......................................................................................................................................... 387飞行改向 ......................................................................................................................................... 387第十五章－航空医学因素 .......................................................................................................... 388获得医疗认证 ................................................................................................................................. 388环境和健康因素 .............................................................................................................................. 388飞行中的视觉 ................................................................................................................................. 388第十六章－航空决策制定(ADM) ............................................................................................. 389ADM 的来源 ................................................................................................................................... 389决策制定流程 ................................................................................................................................. 389风险管理 ......................................................................................................................................... 389影响决策制定的因素 ...................................................................................................................... 389实际中易犯的错误 .......................................................................................................................... 389附录1－词汇表 ......................................................................................................................... 389飞行员航空知识手册第16 页飞行员航空知识手册第17 页

帅哥 发表于 2009-1-16 14:01:07

第一章－飞机结构根据美国联邦法规全书14 款第一部分的定义和缩写，飞行器(Aircraft)是一种用于或者可用于飞行的设备。根据飞行员认证的飞行器分类有飞机(Airplane)，直升机，气球类，动力升力类，以及滑翔机。还定义了飞机(Airplane)是由发动机驱动的，比空气重的固定翼飞行器，在飞行中由作用于机翼上的动态空气反作用力支持。本章简单介绍飞机和它的主要组成部分。主要组成部分尽管飞机可以设计用于很多不同的目的，大多数还是有相同的主要结构。它的总体特性大部分由最初的设计目标确定。大部分飞机结构包含机身，机翼，尾翼，起落架和发动机。如图1－1，飞行员航空知识手册第18 页机身机身包含驾驶舱和/或客舱，其中有供乘客使用的坐位和飞机的控制装置。另外，机身可能也提供货舱和其它主要飞机部件的挂载点。一些飞行器使用开放的桁架结构。桁架型机身用钢或者铝质管子构造。通过把这些管子焊接成一系列三角形来获得强度和刚性，成为桁架结构。图1-2 就是华伦桁架。华伦桁架结构中有纵梁，斜管子和竖直的管子单元。为降低重量，小飞机一般使用铝合金管子，可能是用螺钉或者铆钉通过连接件铆成一个整体。随着技术进步，飞行器设计人员开始把桁架单元弄成流线型的飞机以改进性能。在最初使用布料织物来实现的，最终让位于轻金属比如铝。在某些情况下，外壳可以支持所有或者一主要部分的飞行载荷。大多数现代飞机使用称为单体横造或者半单体构造的加强型外壳结构。飞行员航空知识手册第19 页单体横造设计使用加强的外壳来支持几乎全部的载荷。这种结构非常结识，但是表面不能有凹痕或者变形。这种特性可以很容易的通过一个铝的饮料罐来演示。你可以对饮料罐的两头施加相当的力量管子不受什么损坏。然而，如果罐壁上只有一点凹痕，那么这个罐子就很容易的被扭曲变形。实际的单体造型结构主要由外壳，隔框，防水壁组成。隔框和防水壁形成机身的外形。如图1－3由于没有支柱，外壳必须足够的坚固以保持机身的刚性。这样，单体造型结构有一个重要的问题，在保持重量在允许的范围内同时要维持足够的力量。由于单体设计的限制，今天的大多数飞机使用半单体造型结构。半单体造型结构使用飞机外壳可以贴上去的亚结构，亚结构由隔框和不同尺寸的隔壁以及桁条组成，通过来自机身的弯曲应力来加固加强的外壳。机身的主要部分也包括机翼挂载点和防火隔板。如图1－4在单发动机飞机上，发动机一般附加在机身的前端。在发动机后面和驾驶舱或客舱之间有防火部分以保护飞行员或乘客受到发动机火焰的伤害。这部分称为防火隔壁，一般由阻热材料如不锈钢制成。飞行员航空知识手册第20 页机翼机翼是连接到机身两边的翅膀，也是支持飞机飞行的主要升力表面。很多飞机制造商设计了多种不同的机翼样式，尺寸和外形。每一种都是为了满足特定的需要，这些需要由具体飞机的目标性能决定。下面的章节将解释机翼是如何获得升力的。机翼可以安装在机身的上，中 或较低部分，分别称为高翼，中翼，低翼设计。机翼的数量也可以不同。有一组机翼的飞机称为单翼机，有两组机翼的飞机称为双翼飞机或者复翼飞机。如图1－5许多高翼飞机有外部支柱，或者机翼支杆，它可以通过支杆把飞行和着陆负荷传递到主机身结构。由于支杆一般安装在机翼突出机身的一半位置上，所以这种类型的机翼结构也叫半悬臂机翼。少数高翼飞机和多数低翼飞机用全悬臂机翼不用外部支杆来承载负荷。机翼的主要结构部件有翼梁，翼肋，桁条。如图1－6飞行员航空知识手册第21 页这些都通过支杆，工字型梁，管子，或其它设备包括外壳而加固。翼肋决定了机翼的外形和厚度。在大多数现代飞机上，油箱也是机翼的一个集成部件。或者由灵活的安装在机翼里的容器组成。安装在机翼后面的或者尾部和边缘的是两种类型的控制面，称为副翼和襟翼。副翼大约从机翼的一半处向外伸出，以利于创造使得飞机侧滚的反方向移动和倾斜的空气动力。襟翼从靠近机翼中点处向外伸出。襟翼在巡航飞行时通常是和机翼表面齐平的。当向外伸出时，襟翼同时向下延伸以在起飞或者着陆时增加机翼的升力。尾翼飞机尾巴部分的正确名字叫尾翼。尾翼包括整个的尾巴部分，由固定翼面如垂直尾翼和水平尾翼组成。可活动的表面包括方向舵，升降舵，一个或者多个配平片(补翼)。如图1－7飞行员航空知识手册第22 页第二种尾翼的设计不需要升降舵。相反，在中央的铰链点安装一片水平尾翼，铰链轴是水平的。这种类型的设计叫全动式水平尾翼，使用控制轮移动，就像使用升降舵一样。例如，当你向后拉控制轮时，水平尾翼转动，拖尾边缘向上运动。水平尾翼还有一个沿尾部边缘的防沉降片。如图1－8防沉降片的运动方向和水平尾翼尾部边缘的运动方向一样。防沉降片也作为减轻控制压力的配平片，帮助维持水平尾翼在需要的位置。飞行员航空知识手册第23 页垂直方向舵安装在垂直尾翼的后部。飞行时，它用于使得飞机头部向左或者向右运动。在飞行转弯时，垂直方向舵需要和副翼配合使用。升降舵安装在水平尾翼的后面，用于控制在飞行中飞机的头部向上或者向下运动。配平片是位于控制面的尾部边缘可活动的一小部分。这些可活动的配平片，从驾驶舱控制，降低控制压力。配平片也可以安装在副翼，方向舵和/或升降舵。起落架起落架是飞机停放，滑行，起飞或者着陆时的主要支撑部分。大多数普通类型的起落架由轮子组成，但是飞机也可以装备浮筒以便在水上运作，或者用于雪上着陆的雪橇。如图1－9起落架由三个轮子组成，两个主轮子，以及一个可以在飞机后面或者前面的第三个轮子。使用后面安装第三个轮子的起落架称为传统起落架。传统起落架的飞机有时候是指后三点式飞机。当第三个轮子位于飞机头部位置时称为前三点式飞机，相应的这种设计叫前三点式起落架。可操控的前轮或者尾轮允许在地面上对飞机的全部控制。发动机发动机一般包括引擎和螺旋推进器。发动机的主要作用是为螺旋推进器提供转动的动力。它也产生电力，为一些仪表提供真空源，在大多数单发动机飞机上，发动机为飞行员和乘客提供热量的来源。发动机飞机发动机罩盖住，或者在某些飞机上，它被飞机发动机机舱包围。发动机罩或者发动机机舱的作用是使得发动机周围的空气流动变得流线型，用管子引导气缸的空气来帮助冷却发动机。安装在发动机前面的推进器把发动机的转动力量转化为称为反冲力的前向作用力，帮助飞机在空气中移动。如图1－10飞行员航空知识手册第24 页第二章－飞行原理本章讨论飞行中支配作用于飞机上力的基本物理定律，以及这些自然定律和力对飞机性能特性的影响。为了胜任的控制飞机，飞行员必须理解涉及的原理，学会利用和抵制这些自然力。现代通用航空飞机可能有相当高的性能特性。因此，飞行员充分领会和理解飞行艺术所依赖的原理是越来越必要的。飞行员航空知识手册第25 页大气结构飞行所处的大气是环绕地球并贴近其表面的一层空气包层。它是地球的相当重要的一个组成部分，就像海洋或者陆地一样。然而，空气不同于陆地和水是因为它是多种气体的混合物。它具有质量，也有重量，和不确定的形状。空气象其它任何流体一样，由于分子内聚力的缺乏，当受到非常微小的压力时就会流动和改变它的形状。例如，气体会充满任何装它的容器，膨胀和传播直到其外形达到容器的限制。大气的组成是由78％的氮气，21％的氧气以及1％的其它气体，如氩气和氦气。由于部分元素比其它的重，较重的气体如氧气有个天然的趋势，会占据地球的表面。而较轻的气体会升到较高的区域。这就解释了为什么大多数氧气包含在35000 英尺高度以下。因为空气有质量也有重量，它是一个物体，作为一个物体，科学定律会向其它物体一样对气体起作用。气体驻留于地球表面之上，它有重量，在海平面上产生的平均压力为每平方英寸14.7 磅，或者29.92 英寸水银柱高度。由于其浓度是有限的，在更高的高度上，那里的空气就更加稀薄。由于这个原因，18000 英尺高度的大气重量仅仅是海平面时的一半。如图2－1

帅哥 发表于 2009-1-16 14:01:58

大气压力尽管有多种压力，这里的讨论主要涉及大气压力。它是天气变化的基本因素之一，帮助提升飞行员航空知识手册第26 页飞机，也驱动飞机里的某些重要飞行仪表。这些仪表是高度仪，空速指示仪，和爬升率指示仪，和进气压力表。虽然空气很轻，也受重力吸引的影响。因此，和其它物质一样，由于有重量，就产生了力量。由于它是流体物质，朝各个方向施加的力是相等的，它作用于空气中物体的效果就是压力。在海平面的标准条件下，由于大气重量而施加于人体的平均压力大约14.7lb/in。空气密度对飞机的性能有重大的影响。如果空气密度变低，1)飞机会降低动力，因为发动机吸收更少的空气，2)降低推力，因为螺旋桨在稀薄的空气力更低效，3）降低升力，因为稀薄的空气对机翼施加的力量更小。压力对密度的影响由于空气是气体，它可以被压缩或者膨胀。当空气被压缩时，一定的容积可以容纳更多的空气。相反的，当一定容积上空气的压力降低时，空气会膨胀且占据更大的空间。那是因为较低压力下的最初空气体积容纳了更少质量的空气。换句话说，就是空气密度降低了。事实上，密度直接的和压力成比例。如果压力增倍，密度也就增倍，如果压力降低，密度也就相应的降低。这个说法只在恒定温度条件下成立。温度对密度的影响增加一种物质的温度的效果就是降低其密度。相反的，降低温度就有增加密度的效果。这样，空气密度就和绝对温度成反比例变化。这个说法只在恒定压力的条件下成立。在大气中，温度和压力都随高度而下降，对密度的影响是矛盾的。然而，随着高度的增加压力非常快的下降是占主要影响的。因此，可以预期密度是随高度下降的。湿度对密度的影响前面段落的叙述都假设空气是完全干燥的。实际上，空气从不是完全干燥的。空气中的少量水蒸气在特定情况下几乎可以忽略，但是在其它条件下湿度可能成为影响飞机性能的重要因素。水蒸气比空气轻，因此，湿空气比干空气要轻。在给定的一组条件下，空气包含最多的水蒸气则其密度就最小。温度越高，空气中能包含的水蒸气就越多。当对比两个独立的空气团时，第一个温暖潮湿（两个因素使空气趋于变轻）的和第二个寒冷干燥(两个因素使得空气变重)的气团，第一个的密度必定比第二个低。压力，温度和湿度对飞机性能有重要的影响，就是因为它们直接影响空气密度。运动和力的牛顿定律在17 世纪，哲学家和数学家 牛顿提出了三个基本的运动定律。它在这样做的时候脑子里确定无疑的没有飞机这个概念，但是几乎所有已知的运动都可以回到这三个定律。这些定律以牛顿的名字命名如下：牛顿第一定律：一个静止的物体有维持其静止状态的特性，运动中的物体有维持其原有速度和方向的特性。飞行员航空知识手册第27 页简而言之，本质上，一个物体一直保持其运动状态知道有外界力量改变它。停机坪上的静止飞机会一直保持静止除非施加一个足够强的克服其惯性的力。然而，一旦其开始运动，它的惯性会让它保持运动，克服施加于飞机上的各种其它力量。这些力量或推动其运动，或减慢其速度，或改变它的方向。牛顿第二定律：当一个物体收到一个恒定力的作用时，其加速度和物体的质量成反比，和物体的所施加的力成正比。这里所涉及的就是克服牛顿第一定律的惯性的因素。其包含方向和速度的改变，有两层含义：从静止到运动（正加速度）和从运动到停止（负加速度或者减速）。牛顿第三定律：无论何时一个物体对另一个物体施加力量，那么另一个物体也对这个物体施加力量，这个力的大小是相等的，而方向是相反的。开火时枪的反作用力是牛顿第三定律的形象化例子。游泳冠军在折回时对游泳池壁施加反作用力，或者婴儿学步－都会失败，但是现象都表现了这个定律。飞机上，螺旋桨转动向后推动空气，所以，空气向相反的方向推螺旋桨－飞机前进。在喷气式飞机上，发动机向后推动热空气气流，作用于发动机的反向等大小的作用力推动发动机，使得飞机前进。所有交通工具的运动都形象的演示了牛顿第三运动定律。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:02:15

马格努斯效应通过观察气流中旋转的圆柱可以很好的解释升力的原因。靠近圆柱的局部速率由气流速度和圆柱的旋转速率共同决定，距离圆柱越远其速率越低。对于圆柱，顶部表面的旋转方向和气流方向一致，顶部的局部速率高，底部的速率低。如图2－2 所示，在A 点，气流线在分支点分开，这里有个停滞点；一些空气向上，一些空气向下。另一个停滞点在B 点，两个气流汇合，局部速度相同。现在圆柱面前部有了升流，后面有降流。飞行员航空知识手册第28 页表面局部速度的差别说明压力的不同，顶部压力比底部低。低压区产生向上的力称为“马格努斯效应”。这种机械降低的循环演示了旋转和升力之间的关系。正迎角的机翼产生的气流使得机翼尾部的停滞点称为尾部边缘的尾巴，而前面的停滞点前到机翼边缘的下方。压力的伯努利原理牛顿发表其定律的半个世纪之后，一个瑞士数学家伯努利先生解释了运动流体(液体或者气体)的压力是如何随其运动速度而变化的。特别的，它说道运动或者流动的速度增加会导致流体压力的降低。这就是空气通过飞机机翼上曲面所发生的。可以使用普通管子里的水流来作个模拟。在恒定直径的管子中流动的水对管壁施加一致的压力；但是如果管子的一段直径增加或者降低，在那点水的压力是肯定要变化的。假设管子收缩，那么就会压缩这个区域里的水流。假设在一样的时间流过收缩部分管子的水量和管子收缩前是一样的，那么这个点的水流速度必定增加。因此，如果管子的一部分收缩，它不仅增加流速，还降低了所在点的压力。流线型的固体(机翼)在管子中同一点也会得到类似的结果。这个一样的原理是空速测试和机翼产生升力能力分析的基础。伯努利定理的实践应用是文氏管。文氏管的入口比喉部直径大，出口部分的直径也和入口一样大。在喉部，气流速度增加，压力降低；在出口处气流速度降低，压力增加。如图2－4飞行员航空知识手册第29 页机翼设计在讨论牛顿和伯努利的发现的章节里，我们已经一般性的讨论了飞机比空气重而机翼为什么能够维持飞行的问题。或许这个解释能够最好的简化为一个最基本的概念，升力就是机翼上空气流动的结果，或者用日常语言来说，就是因为机翼在空气中的运动。由于机翼利用其在空气中的运动产生力量，下面降会讨论和解释机翼结构以及前面讨论的牛顿和伯努利定律的材料。机翼是一种利用其表面上运动的空气来获得反作用力的结构。当空气收到不同的压力和速度时，其运动方式多种多样。但是这里讨论的是限于飞行中飞行员最关心的那些部分，也就是说机翼是用来产生升力的。看一下典型的机翼剖面图，如机翼的横截面，就可以看到几个明显的设计特征。如图2－5请注意机翼的上表面和下表面的弯曲(这个弯曲称为拱形)是不同的。上表面的弯曲比下面的弯曲更加明显，下表面在大多数具体机翼上是有点平的。在图2－5 中，注意机翼剖面的两个极端位置的外观也不一样，飞行中朝前的一端叫 前缘，是圆形的，而另一端叫尾缘，相当的尖，呈锥形。在讨论机翼的时候经常使用一条称为弦线的参考线，一条划过剖面图中两个端点前缘和后缘的直线。弦线到机翼上下表面的距离表示上下表面任意点的拱形程度。另一条参考线是从前缘划到后缘的，叫“平均弯度线”。意思是这条线到上下表面轮廓是等距离的。机翼的构造通过成形来利用空气的对应于特定物理定律的作用使得提供大于它的重量的作用力。它从空气获得两种作用力：一种是从机翼下方空气产生的正压升力，另外就是从机翼上方产生的反向压力。当机翼和其运动方向成一个小角度倾斜是，气流冲击相对较平的机翼下表面，空气被迫向下推动，所以导致了一个向上作用的升力，而同时冲击机翼前缘上曲面部分的气流斜向上运动。飞行员航空知识手册第30 页也就是说，机翼导致作用于空气的力，迫使空气向下，同时也就提供了来自空气的相等的反作用力，迫使机翼向上。如果构造机翼的形状能够导致升力大于飞机的重量，飞机就可以飞起来。然而，如果所有需要的力仅仅来自于机翼下表面导致的空气偏流，那么飞机就只需要一个类似风筝的平的机翼。当然，情况根本不是这样；在特定条件下被扰乱的机翼尾部气流会足够导致飞机失去速度和升力。支撑飞机所需力的平衡来自机翼上方的气流。这里它是飞行的关键。大部分升力来自机翼上部气流的下洗流(因机翼所产生的下降气流)的结果，这个事实必须透彻的理解才能继续深入的研究飞行。然而，给机翼上表面产生的力和下表面产生的力指定一个具体的百分比是既不正确也达不到实际目的。这些(来自上下表面的力以及它们的比例)都不是恒定值，它们的变化不仅取决于飞行条件还和不同的机翼设计有关。应该明白不同的机翼有不同的飞行特性。在风洞和实际飞行中测试了成千上万种机翼，但是没有发现一种机翼能够满足每一项飞行要求。重量，速度和每种飞机的用途决定了机翼的外形。很多年前人们就认识到产生最大升力的最有效率的机翼是一种有凹陷的下表面的勺状机翼。后来还认识到作为一种固定的设计，这种类型的机翼在产生升力的时候牺牲了太多的速度，因此不适合于高速飞行。然而，有一个需要说明的有趣事情，通过工程上巨大的进步，今天的高速喷气机又开始利用勺状机翼的高升力特性这个优势。前缘(Kreuger)襟翼和后缘(福勒)襟翼从基本机翼结构向外延伸时，直接的把机翼的外形变化为经典的勺状形态，这样就能够在慢速飞行条件下产生大的多的升力。另一方面，特别流线型的机翼有时候风阻力很小，没有足够的升力让飞机离地。这样，现代飞机机翼在设计上采取极端之间的中庸，外形根据飞机的设计需要而变化。图2－6 显示了部分更加普通的机翼剖面。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:02:28

低压在上在一个风洞或者飞行中，机翼仅仅是插入到空气流中的流线型物体。如果机翼剖面是泪珠型外形，流过机翼上下表面两边的空气速度和压力的变化是一样的。但是如果泪珠状机翼沿纵向切去一般，就可以产生构成基本机翼剖面的外形。如果机翼有倾角，气流就以一个角度(迎角，也叫迎角)冲击它，由于上表面的弯曲引起运动距离的增加，导致机翼上表面移动的空气分子就被迫比沿下表面移动的分子更快。速度的增加降低了机翼上部的压力。飞行员航空知识手册第31 页伯努利压力原理本身没有解释机翼上表面的压力分布情况。后面将介绍流经靠近机翼曲面的不同路径上空气冲力的影响。图2－7冲力是一种使物体运动方向或大小改变的阻力。当一个物体受力在环形路径上运动时，它产生一个背向曲线路径中心的阻力。这是“离心力”。当空气粒子在曲线路径AB 上运动时，离心力趋向于把粒子向AB 之间箭头的方向上抛，这样就导致空气在对机翼前缘施加正常压力之外还有别的力。但是当空气粒子通过B 点(路径弯曲的反转点)之后，离心力趋向于把它们往BC 之间的箭头方向上抛(导致机翼上压力降低)。这个效应一直维持到空气粒子到达C点，C 点是第二个气流弯曲反转点。离心力再一次反转，空气粒子会趋向于给机翼尾部边缘在正常压力之外稍微多加一点力，如图中CD 之间短箭头所示。所以，机翼上表面的空气压力是分布式的，前缘所受的压力比周围的大气压力大的多，导致了前进运动的强大阻力；但是在上表面的很大一部分(B 点到C 点)空气压力小于周围的大气压力。就像应用伯努利原理的文氏管中所看到的，机翼上表面空气的加速引起压力的下降。这个较低的压力是总升力的一部分。然而，机翼上下表面压力差是总升力的唯一来源的设想是错误的。还必须记住和较低压力有关的是下洗力－机翼顶部表面向下向后的气流。就像在前面对空气动态作用相关的讨论中看到的那样，气流冲击机翼的下表面，向下向后的气流的反作用力是向前向上的。机翼上表面和下表面适用一样的反作用力，牛顿第三定律再次得到体现。高压在下在讨论和升力相关的牛顿定律章节里，已经讨论了机翼下方的压力条件特定大小的压力是如何生成的。机翼下方的正压力在迎角较大时也相应增加。但是气流的另一方面也必须考虑。在靠近前缘的点，实际上气流是停滞的(停滞点)，然后逐渐的增加速度。在靠近尾缘的某些点，速度又变到和机翼上表面的速度相同。遵循伯努利原理，机翼下方的气流速度较慢，产生了一个支撑机翼的正压力，当流体速度下降时，压力必定增加。基本上，由于机翼上下表面的压力差的增加，因此机翼上增加的总升力会导致下表面压力没有增加。无论何时机翼产生的升力中伯努利原理和牛顿定律都生效。液体流动或者气体流动是飞机飞行的基础，也是飞机速度的产物。由于飞机的速度影响飞机的升力和阻力，所以对飞行员非常重要。飞行员在最小滑翔角，最大续航力和很多其它飞行机动中使用空速飞行。空速是飞机相对于所飞过的空气的速度。飞行员航空知识手册第32 页压力分布从风洞模型和实际大小的飞机上所作的试验上，已经确知在不同迎角的机翼表面气流中，表面的不同区域压力有负的（比空气压力小）也有正的(比空气压力大)。上表面的负压产生的力比下表面空气冲击机翼产生的正压得到的力更大。图2－8 显示了三个不同迎角时沿机翼的压力分布。通常，较大迎角时压力中心前移，小迎角时压力中心后移。在机翼结构的设计中，压力中心的移动是非常重要的，是因为其影响大迎角和小迎角时作用于机翼结构上的空气动力负荷的位置。飞机的航空动力学平衡和可控制性是由压力中心的改变来控制的。压力中心是通过计算和机翼迎角在正常的极值范围内变化的风洞测试得到的。当迎角变化时，压力分布特性也就不同。图2－8 所示，在每个迎角时正负压力加总得到合力。总合力用图2－9 中的合力矢量来表示。飞行员航空知识手册第33 页这个力矢量应用的点在术语上称为 “压力中心CP”。对于任意给定的迎角，压力中心在合力矢量和弦线的焦点位置。这个点用机翼弦的百分比来表示。对于一个60 英寸弦的30％位置的压力中心点即机翼后缘的18 英寸位置。设计者这样设计机翼的时候，压力中心就在飞机的重心，飞机总会平衡。然而，压力中心的位置随机翼迎角的变化而改变，这样困难就出现了。如图2－10在飞机的正常飞行姿态范围内，如果迎角增加，压力中心就向前移动；反之则后移。因为重心固定在一点，很明显，迎角增加时，升力中心朝重心的前面移动，产生一个抬升机头的力，或者增加多一点迎角。另一方面，如果迎角减小，升力中心后移，趋向于迎角减小很多。这样就可以看到，正常的机翼是内在不稳定的，这样就必须增加一个额外的辅助设备如水平尾翼来维持飞机纵向平衡。所以飞行中的飞机平衡取决于重心和机翼压力中心的相对位置。经验已经表明重心在机翼弦飞行员航空知识手册第34 页线的20％附近的飞机可以获得平衡和满意的飞行。锥形的机翼表明了翼展范围内翼弦的多样性。指定某弦线其平衡点可以被表示开始变得有必要。这个弦即知名的平均空气动力弦(MAC),通常定义为假设的非锥形机翼的弦，它和被讨论的机翼有相同的压力中心特性。飞机的载荷和重量分布也影响重心的位置而产生额外的力，进而影响飞机的平衡。

帅哥 发表于 2009-1-16 14:02:42

第三章－飞行空气动力学作用于飞机的力至少在某些方面，飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力，阻力，升力和重力的飞行控制能力。飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。对这些力和控制它们的方法的理解越好，飞行员执行时的技能就更好。下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力。推力是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。它和阻力相反。作为一个通用规则，纵轴上的力是成对作用的。然而在后面的解释中也不总是这样的情况。阻力是向后的阻力，由机翼和机身以及其它突出的部分对气流的破坏而产生。阻力和推力相反，和气流相对机身的方向并行。重力由机身自己的负荷，乘客，燃油，以及货物或者行礼组成。由于地球引力导致重量向下压飞机。和升力相反，它垂直向下地作用于飞机的重心位置。升力和向下的重力相反，它由作用于机翼的气流动力学效果产生。它垂直向上的作用于机翼的升力中心。飞行员航空知识手册第35 页在稳定的飞行中，这些相反作用的力的总和等于零。在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律)。无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。也不等于说四个力总是相等的。这仅仅是说成对的反作用力大小相等，因此各自抵消对方的效果。这点经常被忽视，而导致四个力之间的关系经常被错误的解释或阐明。例如，考虑下一页的图3－1。在上一幅图中的推力，阻力，升力和重力四个力矢量大小相等。象下一幅图显示的通常解释说明(不保证推力和阻力就不等于重力和升力)推力等于阻力，升力等于重力。必须理解这个基本正确的表述，否则可能误解。一定要明白在直线的，水平的，非加速飞行状态中，相反作用的升力和重力是相等的，但是它们也大于相反作用的推力和阻力。简而言之，非加速的飞行状态下是推力和阻力大小 相等，而不是说推力和阻力的大小和升力重力相等，基本上重力比推力更大。必须强调的是，这是在稳定飞行中的力平衡关系。总结如下：􀁺 向上力的总和等于向下力的总和􀁺 向前力的总和等于向后力的总和对旧的“推力等于阻力，升力等于重力”公式的提炼考虑了这样的事实，在爬升中，推力的一部分方向向上，表现为升力，重力的一部分方向向后，表现为阻力。在滑翔中，重力矢量的一部分方向向前，因此表现为推力。换句话说，在飞机航迹不水平的任何时刻，升力，重力，推力和阻力每一个都会分解为两个分力。如图3－2飞行员航空知识手册第36 页对前面概念的讨论在航空学课本或者手册中经常被忽略。原因不是因为它们不重要，而是因为由于忽略这个讨论，谈到作用于飞行中飞机的航空动力学作用力的主要思想就可以用最基本的要素来表达，而不用考虑航空动力学者的专业性。就事实而言，仅仅考虑水平飞行和稳定状态中的正常爬升和下降，机翼升力确实是重要的向上的力而重力是重要的向下的力的表述仍然是正确的。经常的，在解释作用于飞机的力时遇到的大量困难在很大程度上是语言和其含义的问题。例如，飞行员长期认为在飞机爬上是因为升力大于重力。如果它仅仅根据机翼升力考虑的话这是不对的。然而，如果考虑所有向上力的合力导致升力大于重力，那么这就是对的。但是当提到“升力推力和重力阻力”时，为这些力确立的前面的定义就不再有效，使问题变的复杂。语言表述的如此不严密为大量的争论提供了借口，这些争论集中于基本原理的精练。尽管已经定义了作用于飞机上的力，飞行员如何使用它们来进行受控的飞行就需要对它们进行深入详细的讨论。推力飞机开始移动前，必须施加推力。飞机持续移动，速度增加，直到推力和阻力相等。为了维持恒定的空速，就像升力和重力必须保持相等以维持稳定的飞行高度一样，推力和阻力必须保持相等。假设在平直飞行中，发动机功率降低，推力就会下降，飞机速度就减慢。只要推力小于阻力，飞机就会一直减速，知道它的空速不足以支持飞行。同样的，如果发动机的动力增加，推力比阻力大，空速就增加。只要推力一直比阻力大，飞机就一直加速。当阻力等于推力时，飞机飞行在恒定的空速。平直飞行可以维持的速度可以很慢也可以很快。如果飞机要保持水平飞行，飞行员必须在所有飞行状态协调迎角和推力。概略的，这些飞行状态可以按类分为三组，低速飞行，巡航飞行和高速飞行。飞行员航空知识手册第37 页在低空速时，要维持升力和重力的平衡，迎角必须相对较高以增加升力。如图3－3，如果推力降低空速增加，升力变得小于重力，飞机就会开始下降。要维持水平飞行，飞行员可以增加一定量的迎角，它会再次让升力等于飞机的重力，而飞机会飞的更慢点，如果飞行员适当的协调了推力和迎角也可以保持水平飞行。低速状态的平直飞行提供了需要关注的和力平衡有关的条件，因为飞机处于高机头的姿态，有一个垂直的推力分量帮助支持飞机。首先，可以预期机翼载荷趋于减少。大多数飞行员知道相比发动机停止时飞机在有动力时速度较低会失速，螺旋桨引起的气流通过机翼时也会恶化这种情况。然而，如果分析仅仅限于通常定义的这四个力，你可以说，平直低速飞行时推力等于阻力，升力等于重力。在平直飞行中，推力增加时，空速增加，必须要降低迎角。如果协调好了变化，飞机仍然保持平直飞行，但是推力和迎角之间建立了合适的关系后飞行速度会变高。如果推力增加时迎角没有降低，飞机会爬升。但是降低迎角可以修正升力，保持它等于重力，如果做的恰好，飞机仍然保持平飞。轻微的负迎角甚至可以出现在非常高速度的平直飞行中。那么就很明显，可以以失速迎角和高速时的相对较小负迎角之间的任意迎角进行平飞。

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