航概思考題部分答案(1)

1、航空航天概論思考題1 什么是航空？什么是航天？航空與航天有何聯(lián)系？ 答：飛行器在地球大 氣層內(nèi)的航行活 動為航空。指人造地球 衛(wèi)星、宇 宙飛船等在地球附近空 間或太陽系空 間飛行。聯(lián)系：i：航空宇航天是緊密聯(lián)系的；ii：航空航天技術(shù)是高度 綜合的現(xiàn)代科學技術(shù)：力學、熱力學和材料學是航空航天的科 學基礎(chǔ)。電子技術(shù)、自動糊控制技術(shù)、計算機技術(shù)、噴氣推進 技術(shù)和制造工藝技術(shù)對航空航天的進步發(fā)揮了重要作用。 醫(yī)學、 真空技術(shù)和低溫技術(shù)的發(fā)展促進了航天的發(fā)展。2 航天器是怎樣分類的？各類航天器又如何細分？ 答：按技術(shù)分類和按法律分類。 按技術(shù)分類主要按飛行原理進行分類， 根據(jù)航空器產(chǎn)生升力的原理不同，航

2、空器可分 為兩大類： 輕于空 氣的航空器 重于空氣的航空器。輕于空氣的航空器包括：氣球， 汽艇，飛艇等；重于空氣的航空器又分為：固定翼航空器、旋翼航空 器、撲翼機、側(cè)旋轉(zhuǎn)翼機。其中固定翼航空器又分為飛機和滑翔機； 旋翼航空器又分為直升機和旋翼機。按法律分類：分為民用航空器和國家航空器。3、要使飛機能夠成功飛行，必須解決什么問題？答： 作為動 力源的 發(fā)動 機問題 ；飛行器在空中 飛行時的穩(wěn)定和操 縱問題 。3 簡述對飛機的創(chuàng)造發(fā)明做出卓越貢獻的科學家，及他們 的工作？答：阿代爾在 1890年 10月 9 日制成了一架蝙蝠 狀的飛機進行試飛， 但終因控制問題而摔壞。美國科學家S.P蘭利1891年

3、設(shè)計了內(nèi)燃機為 動力的飛機，但試飛均告失敗。德國的0.李林達爾，完善了飛行的穩(wěn) 定性和操 縱性，于 1891 年制成一架滑翔機，成功地 飛過了 30米的距 離。美國的萊特兄弟 從 1896年開始研究飛行，他們在學習前人著作和 經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，分析其成 敗的原因， 并用自制的 風洞進行了大量的 試 驗，于 1900年制成了一架 雙翼滑翔機，先進行滑翔飛行和改進，爾后 又開始了動力飛行試驗 。 1906 年， 僑居法國的巴西人 桑托斯 .杜蒙制 成箱形 風箏 式飛機“比斯14”，并在巴黎試飛 成功。 1908年，馮如在 舊金山自行研制出我國第一架飛機。1909年7月，法國人L.布萊里奧 駕駛 自己

4、設(shè)計 的一架 單翼飛機飛越了英吉利海 峽， 從法國飛 到了英 國。 1910年 3 月，法國人法布爾又成功地把 飛機的使用范 圍從陸 地擴 大到水面， 試飛成功世界上第一架水上 飛機。 1910年，譚根制成船身 式水上 飛機，并創(chuàng)造了 當時水上飛機飛行高度的世界 紀錄。1913年，俄國人I西科斯基成功地 研制了裝4臺發(fā)動機的大型飛機， 并于同年 8 月首飛成功國內(nèi) ， 1914年，北京南苑航校修理 廠潘世忠自 行研制出“槍車”號飛機， 并試飛 成功 。4 大氣分幾層？各層有什么特點？ 答：對流層：對流層包含了大氣 層質(zhì)量四分之三的大氣，氣體密度最 大，大氣壓力也最高；氣溫隨高度升高而逐漸降低；

5、 空氣上下對流劇烈，風向風速經(jīng)常變化；一有云雨霧雪等天氣現(xiàn)象。 平流層：集中了全部大氣質(zhì)量的四分之一不到的空氣；氣溫隨高度的增加起初基本保持不變（約為 216K）,到20-32km以上，氣溫升 高加快，到了平流層頂，氣溫升至 270-290k;平流層大氣只要是水 平方向的流動，沒有上下對流。中間層：所含大氣質(zhì)量之戰(zhàn)大氣總質(zhì)量的 1/3000 左右; 氣溫隨高 度升高而下降;含有大量的臭氧。熱層（電離層）：空氣密度很小。 散逸層（外層）：空氣及其稀薄。5、 什么是國際標準大氣？ 答：國際標準大氣壓是由國際性組織（如國際民用航空組織、國際標 準化組織） 頒布的一種“模式大氣“。有規(guī)定：大氣被看做完

6、全氣體， 服從氣體狀態(tài)方程; 以海平面的高度為零高度， 在海平面上大氣的標 準狀態(tài)為：氣溫T=15 C 壓強P= 一個標準大氣壓（10330kg/密 度 p=1.225kg/m m2 音速 a=341 m/s5 大氣的狀態(tài)參數(shù)有哪些？答：壓強p、溫度T和密度p 狀態(tài)方程： P=pRT T=t+273KR=287.05 J/kg K6 什么是大氣的粘性？ 答：空氣在流動過程中表現(xiàn)出的一種性質(zhì)。 是有氣體分子做不規(guī)則運 動的結(jié)果。7 何謂聲速和馬赫數(shù)？答：聲速是指聲波在物體中傳播的速度。 馬赫數(shù)是衡量空氣被壓縮的 程度 Ma=V/a a 是該處聲速。8 什么是飛行的相對運動原理？答：飛機以一定的速

7、度在 靜止的大 氣中飛行，或者， 氣流以相同的速 度流過靜止的飛機，這兩種情況，在飛機上產(chǎn)生的空 氣動力完全 相等。叫做 飛行相對運動 原理 。9 什么是流體的連續(xù)性定理和伯努利方程？它們所代表 的物理意義是什么？答：當流體連續(xù)不斷而穩(wěn)定地流過一個粗細不等的管道時，由于管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時間內(nèi)，流進任一切面的流體的質(zhì) 量和從另一切面流出的流體質(zhì)量是相等的. 連續(xù)性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關(guān)系。流體在流動中，不僅流速和管道切面相互聯(lián)系，而 且流速和壓力之間也相互聯(lián)系 , 即 Q1=Q2 在管道中穩(wěn)定流動的不可壓縮理想氣體，在與外界沒有能量交換

8、的情況下，在 管道各處的流體的動壓和靜壓之和始終保持不變。P+1/2pv'2=常數(shù)10 低速氣流和超聲速氣流的流動特點有何不同？答：低速：管道截面大的地方，流體的速度小，流體的靜壓就大；反超音速：橫截面及變化引起的密度變化，比其引起的速度變化 快得多，在超音速氣流中， 隨著流速增大， 管道截面積必然增大。11 拉瓦爾噴管中的氣流流動特點是什么？答：發(fā)動機中的燃 氣流在燃燒室壓力作用下， 經(jīng)過噴管向后運動，進 入噴管的A。在這一階段，燃氣運動遵循"流體在管中運動時， 截面小 處流速大，截面大處流速小"的原理，因此氣流不斷加速。當?shù)竭_窄喉時，流速已 經(jīng)超過了音速。而跨音

9、速的流體在 運動 時卻不再遵循 "截面小 處流速大，截面大 處流速小 "的原理，而 是恰恰相反，截面越大，流速越快。在 B,燃氣流的速度被進 一步加速， 為 2-3公里/ 秒，相當于音速的 7-8倍12 什么是翼型？什么是迎角？ 答：翼型也叫“翼剖面”，是指沿平行于飛機對稱面的切平面切割機 翼所得的剖面。迎角是翼弦與相對氣流速度 V 之間的夾角，也 稱飛機的攻角，用阿爾法表示。13 升力是怎樣產(chǎn)生的？它和迎角有何關(guān)系？ 答：相對氣流流過機翼時，分成上下 兩股，分別沿機翼上表面流 過， 而在機翼的后 緣重新匯合向后流去。因機翼表面突起的影 響， 上表面流 線密集，流管 細，其

10、 氣流流速快、 壓力??；而下表面 流線較稀疏，流管粗， 其氣流流速慢， 壓力較大。因此， 產(chǎn)生 了上下壓力差。這個壓力差就是空氣動力（R）,它垂直流速方 向的分力就是升力（Y）。升力維持飛機在空中飛行。14 影響升力的因素有哪些？答：機翼在 氣流臺的相 對位置（迎角）、氣流的速度和空 氣密度（空 氣的動壓以及飛機本身的特點（飛機表面質(zhì)量、機翼形狀機翼面 積、是否使用襟翼和前 緣縫翼是否 張開等）。15 飛機在飛行過程中會產(chǎn)生哪些阻力？試說明低速飛機 各種阻力的影響因素及減阻措施。答：摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力、干擾阻力等。措施：增大展弦比，選擇適當?shù)钠矫嫘螤睿黾印耙砩倚∫怼钡葴p小誘導阻力。

11、16. 為了保證風洞實驗結(jié)果盡可能與飛行實際情況相符，必 須保證飛機和模型之間的哪幾個相似？答：幾何相似；運動相似；動力相似。雷諾數(shù)相等。17. 什么是雷諾數(shù)？答:雷諾數(shù) 是流體流動中 慣性力與粘性力比值的量度18. 風洞實驗有何作用？答：利用人造氣流來進行飛機空氣動力實驗。19. 什么是激波？超聲速氣流流過正激波時，流動參數(shù)有哪些變化？答：當飛機以等因素或超音速飛行時，在其前面也會出現(xiàn)由無數(shù)較強 的波迭聚而成的波面就叫激波。超音速氣流過處，形成斜激波。20. 什么是臨界馬赫數(shù)？答：飛機開始產(chǎn)生局部激波所對應(yīng)的飛行馬赫數(shù)稱為“臨界馬赫數(shù)”21. 什么是局部激波？答：當飛機的飛行速度達到一定值但

12、還未達到音速 時，飛機上某些部 位的局部流速卻以達到或超過了聲速。于是在這些局部超音速區(qū) 首先開始形成激波。這種在飛機的飛行尚未達到聲速而在機體表 面紀檢部產(chǎn)生的激波稱為“局部激波”。22. 低速飛機和超聲速飛機在外形上有何區(qū)別？答:23 什么是超聲速飛機的聲爆和熱障？如何消除熱障？ 答：飛機在超音速飛行時，在飛機上形成的激波，傳到地面上形成如 同雷鳴般的爆炸聲，就是“聲爆” 。飛機在超音速 飛行時，飛機附面 層中的空 氣受到了強烈的摩擦阻 滯和壓縮，速度大大降低， 動能裝化 為內(nèi)能，使飛機表面溫度急劇 升高。氣動加熱使飛機結(jié)構(gòu)強度和 剛度降低，飛機氣動外形受到破 壞，危及飛行安全，這種由氣動

13、加熱形成的危 險障礙就稱為“熱障”。解決：用耐高溫的新材料如鈦合金、不銹鋼或復合材料來代 替鋁合金制造飛機的受力構(gòu)件和蒙皮；用隔熱層保護機內(nèi)設(shè)備和 人員；采用水或其他的冷卻液冷卻結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；航天器常采用 “燒蝕法”進行放熱。24 飛機的飛行性能有哪些指標？ 答：速度性能、盤旋性能、爬升性能、續(xù)航性能、加速性能、起降性能。25 什么是飛機的穩(wěn)定性？飛機包括哪幾個方向上的穩(wěn)定性？答：指當飛機處于平衡狀態(tài)時， 受到微小的擾動而偏離了原來的平衡 狀態(tài)，在擾動消失后能自動回復到原來的平衡狀態(tài)的特性。 包括 縱向穩(wěn)定、方向穩(wěn)定、側(cè)向穩(wěn)定。26 什么是飛機操縱性，駕駛員是如何操縱飛機的俯仰、偏 航和滾轉(zhuǎn)運

14、動的？答：操縱性指飛機隊操縱的反應(yīng)特性。飛行員通過推拉駕駛桿，使飛機的升降舵上下偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生俯仰力矩，從而使飛機低頭或抬頭作俯仰運動。通過登腳蹬，使飛機的方向舵左右偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偏航力矩，從而使飛機左右偏航運動。通過左壓或右壓駕駛桿使飛機的左右副翼一側(cè)向下另一側(cè)向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩，從而使飛機 向左右作滾轉(zhuǎn)運動。27 直升機有何特點？答： 1. 它能垂直起降， 對起降 場地沒有太多的特殊要求；2. 它能在空中 懸停；3. 它能沿任意方向 飛行，但 飛行速度比 較低（一般 為低速 飛 行），航程相 對說來 也比較短。28 試說明直升機旋翼的工作原理。答：直升機以航空 發(fā)動機驅(qū)動旋翼旋轉(zhuǎn)作為升力和推

15、進力來源； 旋翼是利用前 飛時的相對氣流吹動旋翼自轉(zhuǎn)以產(chǎn)生升力。 動量守恒要求，旋翼升力的獲得靠向下加速空氣。因此，對直升機而 言由旋翼帶動空氣向下運動， 每一片旋翼葉片都產(chǎn)生升力， 這些升力 的合力就是直升機的升力。29 直升機有哪些布局形式？各有何特點？答：直升機布局有： 單旋翼式、共 軸雙旋翼、縱列雙旋翼、 橫列雙旋 翼、傾轉(zhuǎn)旋翼和多旋翼等。 單旋翼式是 經(jīng)典的直升機布局，共 軸 雙旋翼的旋 轉(zhuǎn)方向相反，以對消扭轉(zhuǎn)力矩；共軸雙旋翼機身 較長， 裝人和 貨比較方便，缺點是 構(gòu)造和操 縱系統(tǒng)較復雜 ；縱列雙旋翼 一般具有機翼、所以 氣動 性能比 較好，而且 穩(wěn)定和操 縱特性也比 較好，但是

16、構(gòu)造復雜，載重量不大； 傾轉(zhuǎn)旋翼起降性能好，旋翼 轉(zhuǎn) 90 度后相 當于渦輪螺旋 槳的作用，可增加航程，但是結(jié)構(gòu)復雜 ， 重量增加 。30 什么是開普勒三大定律？答：1. 所有行星 圍繞 太陽運動 的軌道都是 橢圓 ，太 陽處在橢圓 的一 個焦點上；I 八、八、一I- 2. 行星的向 徑 在相等的 時間內(nèi)掃過 相等的面 積。3. 所有行星 軌道半 長軸 的三次方跟公 轉(zhuǎn)周期的二次方的比 值都相 等。31 什么是第一、第二和第三宇宙速度？答：第一宇宙速度（又 稱環(huán)繞 速度）：是指物體 緊貼地球表面作 圓周 運動 的速度 （也是人造地球 衛(wèi)星的最小 發(fā) 射速度 ）。大小 為 7.9km/s 計算方

17、法是V ' =gR （g是重力加速度，R是星球 半徑）第二宇宙速度（又 稱脫離速度）：是指物體完全 擺脫地球引力束 縛，飛離地球的所需要的最小初始速度。大小 為 11.2km/s 第三宇宙速度（又 稱逃逸速度）：是指在地球上 發(fā) 射的物體 擺 脫太陽引力束 縛，飛出太陽系所需的最小初始速度。 其大小 為 16.7km/s32 試說明發(fā)動機的分類及各類發(fā)動機的特點？答：活塞式發(fā)動機。 是一種把燃料的熱能轉(zhuǎn)化為帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動的機 械能的發(fā)動機。噴氣式發(fā)動機利用向后噴射高速氣流， 直接產(chǎn)生向前的反作用力， 來 推動飛行器前進。空氣噴氣發(fā)動機利用大氣層中的空氣， 與所攜帶的燃料燃燒產(chǎn)生高溫 氣

18、體。它依賴于空氣中的氧氣作為氧化劑， 因此只能作為航空器的發(fā) 動機。火箭發(fā)動機不依賴空氣而工作， 完全依靠自身攜帶的氧化劑和燃料產(chǎn) 生高溫、高壓氣體，因此可以在高空和大氣層外使用。組合發(fā)動機 是兩種或兩種以上不同類型發(fā)動機的組合， 包括空氣噴氣發(fā)動機之 間的組合，以及空氣噴氣發(fā)動機與火箭發(fā)動機之間的組合等。33 衡量活塞式發(fā)動機性能優(yōu)劣的指標是什么？ 答：活塞式發(fā)動機：氣缸直 徑、活塞行程、氣缸工作容積、壓縮比 空噴氣式發(fā)動機：推力、單位推力、推重比、單位耗油率 火箭發(fā)動機：推力、沖量和總沖、比沖34 試述活塞式發(fā)動機的主要組成及工作原理。 答：主要由：氣缸、活塞、連桿、曲軸、 進、排氣活門、

19、機匣組成。 工作原理：經(jīng)過四沖程（進氣、壓縮、膨脹、排氣沖程）完成能量的 轉(zhuǎn)換。35 為什么螺槳式飛機不適于高速飛行？高速飛行時，活塞式發(fā)動機為什么要被空氣噴氣發(fā)動機所代替？ 答：難解決激波問題，難解決聲障問題 39.衡量噴氣發(fā)動機的幾個主要性能參數(shù)是什么？ 答：單位推力、推重比、單位耗油率。40、 試述渦輪噴氣發(fā)動機的主要組成部分及各部分的功用。 答：空氣燃氣渦輪噴氣發(fā)動 機主要由 進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、 加力燃 燒室和尾噴管組成。進氣道的作用是整理 進入發(fā)動機的空 氣流，消除紊 亂的渦流，在飛行時并能利用沖入的空 氣進行壓縮； 壓氣機的作用是提高 進入發(fā)動機燃燒室的空 氣壓力；燃燒

20、室的作 用是將高溫、高壓空氣混合燃燒；渦輪的作用是 將燃燒室出口的 高溫、高壓氣體的能量 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能；加力燃燒室的作用是 將空 氣中的氧氣充分利用，產(chǎn)生更多的能量； 尾噴管的作用是排出燃 燒后的氣體，產(chǎn)生推力。36 渦輪軸發(fā)動機有什么特點？用在什么飛機上？ 答：特點：氣發(fā)生器排出的燃氣能量幾乎全部在動力渦輪中 脹， 由噴管排出時，氣流速度很低；輸出軸轉(zhuǎn)速較高。 主要用在 直升機和垂直短距起落 飛 機上。37 試述沖壓發(fā)動機的工作原理，它為什么不能單獨使用？ 答： 沖壓發(fā)動機是一種氣動熱力涵道噴氣發(fā)動機。他沒有任何主要的旋轉(zhuǎn)部件，只包含一個擴張形進氣 涵道和一個收斂形或者收斂 -擴張形出口。

21、當該發(fā)動機在外部動力作用下向前運動時 ,空氣被壓入進氣道。 隨 后空氣流經(jīng)擴張形涵道，其速度也就是動能降低，但壓力能增加。在燃油燃燒的作用下，空氣的總能量增 加，膨脹的燃氣通過出口涵道加速并排出，從而產(chǎn)生推力。 因為靜止的空氣無法與燃油充分混合，燃氣 不能良好燃燒，使得發(fā)動機在較短時間內(nèi)不能產(chǎn)生足夠的推力；所以沖壓發(fā)動機開始工作的前提條件是， 必須首先獲得一定的向前運動的速度。38 試述火箭發(fā)動機的分類和特點。答：液體火箭發(fā)動機；固體火箭 發(fā)動機；電火箭 發(fā)動機；核火箭發(fā)動 機。 特點： 火箭發(fā)動 機不僅自帶燃燒劑而且自帶氧化劑。39 試分析液體火箭發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機的優(yōu)缺點， 各 適應(yīng)于

22、什么情況？答：液體火箭發(fā)動機比沖高（ 250-500秒），推理范圍大（單臺推力在 1 克力 -700 噸力）、能反復起動、能控制推力大小、工作時間長。主 要用作航天器發(fā)射、姿態(tài)修正與控制、軌道轉(zhuǎn)移等。固體發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單， 推進 劑密度大，推進劑可以儲存在燃燒室 中常備待用和操作方便可靠。但比沖小，工作時間短，加速度大導致 推力不易控制，重復起動困難，不利于載人飛行。主要用作火箭彈、 導彈和控制火箭的發(fā)動機，以及航天器發(fā)射和起飛的助推發(fā)動機。40 試舉幾種組合發(fā)動機的例子。 答：火箭發(fā)動機 與沖壓發(fā)動機組合； 渦輪噴氣發(fā)動機與沖壓發(fā)動機組 合；火箭發(fā)動機與渦輪噴氣發(fā)動機組合。41 飛行器機載設(shè)備

23、的主要作用是什么 ？ 答：航空儀表主要是用來測量和調(diào)整飛機的運動狀態(tài) 和發(fā)動機的工作 狀態(tài)，或者自動計算飛機的飛行參數(shù)。導航是指飛機在飛行過程中確 定其位置和方向的方法或 過程，它包括地面人 員和機上人員為確定航 空器位置和方向所做的全部工作。 其他機載設(shè)備： 1、電氣設(shè)備 飛機電氣設(shè)備包括供電設(shè)備和各種用電設(shè)備。 2 、高空防護設(shè)備 ，高空設(shè)備主要解決低壓、缺氧、低溫等對人體身體的影響問題，通 常包括氧氣設(shè)備和氣密座艙兩部分。 3、救生設(shè)備彈射座椅、 降落傘、 海水救生衣和救生艇， 以及特種飛行衣等。 除此之外，還有防冰設(shè)備、 滅火設(shè)備、通信設(shè)備、雷達設(shè)備等。44 、 飛行器飛行時需要測量哪些參數(shù)？ 答：高度、速度、 馬赫數(shù)、加速度、升降速度等都是重要的 飛行參數(shù)。42 飛行高度分哪幾種？它們分別在什么情況下使用？ 答：絕對高度、相對高度、真實高度、標準氣壓高度。 當基準平面為 標準氣壓平面時，為標準氣壓高度；當基準平面為機場平面時，為相 對高度；當基準面為海平面時，為絕對高度；當基準面為地面點平面 時，為真實高度。43 敘述氣壓式空速表的測量原理。