航空運(yùn)輸?shù)乩?課件 第二章 地球與飛行

第二章

地球與飛行目錄01-認(rèn)識(shí)地球02-飛行偏移03-導(dǎo)航04-航圖05-航空與氣象認(rèn)識(shí)地球01

地球在宇宙中可謂滄海之一粟，是太陽(yáng)系八大行星之一，行星是繞恒星公轉(zhuǎn)、本身不發(fā)光的星體。按離太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的次序地球排為第三顆，也是太陽(yáng)系中直徑、質(zhì)量和密度最大的類地行星，距離太陽(yáng)1.5億公里。地球地球一方面繞自身地軸轉(zhuǎn)動(dòng)，叫做自轉(zhuǎn)；另一方面又在圍繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，叫做公轉(zhuǎn)。地球的運(yùn)動(dòng)

地球赤道半徑6378.137千米，極半徑6356.752千米，平均半徑約6371千米，赤道周長(zhǎng)大約為40076千米，呈兩極稍扁赤道略鼓的不規(guī)則的橢圓球體。地球表面積5.1億平方公里，其中71%為海洋，29%為陸地，在太空上看地球呈藍(lán)色。地球空間位置

地球內(nèi)圈為一同心狀圈層構(gòu)造，由地心至地表依次分化為地核、地幔、地殼。地球外部圈層可劃分為三個(gè)基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈。地球圈層結(jié)構(gòu)太陽(yáng)系的八大行星地球的圈層結(jié)構(gòu)內(nèi)部圈層地殼地幔地核外部圈層大氣圈水圈生物圈

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)地球圈層結(jié)構(gòu)組成

地球的外部圈層結(jié)構(gòu)

民用航空領(lǐng)域的大型客機(jī)一般會(huì)于離地表10公里的高空（即平流層的底部）以上巡航，這是為了避開(kāi)對(duì)流層頻繁的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，而在客機(jī)巡航階段所遇上的氣流，大多是因?yàn)樵趯?duì)流層發(fā)生了對(duì)流超越現(xiàn)象。在平流層底部飛行，主要優(yōu)勢(shì)有以下幾個(gè)方面：第一，能見(jiàn)度高。第二，受力穩(wěn)定。第三，噪聲污染小。第四，安全系數(shù)高。

地球的自轉(zhuǎn)及其影響1.地球自轉(zhuǎn)的方向地球繞自轉(zhuǎn)軸自西向東的轉(zhuǎn)動(dòng)，從北極點(diǎn)上空看呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從南極點(diǎn)上空看呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。2.地球自轉(zhuǎn)的周期

地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是23小時(shí)56分4秒，即一個(gè)恒星日。恒星日是地球相對(duì)于遙遠(yuǎn)的恒星（除太陽(yáng)外）自轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間。而地球相對(duì)于太陽(yáng)自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為24小時(shí)，稱一個(gè)太陽(yáng)日。3.地球自轉(zhuǎn)的速度

地球自轉(zhuǎn)的角速度約為15°每時(shí)；線速度在赤道處最快，逐漸向兩極減小，極點(diǎn)為零。4.地球自轉(zhuǎn)的影響

地球自轉(zhuǎn)主要造成了晝夜更替、地方時(shí)差、地轉(zhuǎn)偏向等重要現(xiàn)象。地轉(zhuǎn)偏向力示意圖

地球的公轉(zhuǎn)及其影響1.地球公轉(zhuǎn)的速度及周期

地球以平均29.79公里/秒的線速度和平均1°/日的角速度沿著一個(gè)偏心率很小的橢圓繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，走完一圈大約9.4億公里的路程要花365天又5小時(shí)48分46秒，即大約一年。2.地球公轉(zhuǎn)的影響

地球公轉(zhuǎn)是造成四季更替、晝夜長(zhǎng)短不同、正午太陽(yáng)高度不同、五帶形成等的主要原因。

飛行偏移02

在地球上運(yùn)動(dòng)的物體總是力求保持它的方向和速度，但是由于地球本身在旋轉(zhuǎn)，從而使各地的方向坐標(biāo)不斷地變化，也就是東、南、西、北的方向在不斷的變化，這就使運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

導(dǎo)航03導(dǎo)航是指通過(guò)測(cè)量航空器航行中的位置、方向、距離和速度等航行參數(shù)，引導(dǎo)飛機(jī)沿選定航線安全、準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地的方法，它是航空器正常航行必不可少的技術(shù)手段。本章將介紹空中導(dǎo)航的發(fā)展歷程和常用的導(dǎo)航方法。一、目視導(dǎo)航飛行員可以通過(guò)目測(cè)顯著地標(biāo)對(duì)照簡(jiǎn)易的地圖來(lái)確定飛機(jī)位置，用指南針來(lái)辨別飛行方向，這種導(dǎo)航方法稱為目視導(dǎo)航。特點(diǎn)：依賴天氣、地理?xiàng)l件指南針飛行者一號(hào)二、推測(cè)導(dǎo)航飛行員需要依靠簡(jiǎn)陋的機(jī)械式飛行儀表測(cè)量航行方向和速度，根據(jù)飛機(jī)在風(fēng)中的航行規(guī)律在航空地圖上進(jìn)行地圖作業(yè)來(lái)推測(cè)飛機(jī)的位置，這種導(dǎo)航方法稱為推測(cè)導(dǎo)航。

特點(diǎn)：云上夜間飛行，但有累積誤差領(lǐng)航尺地圖作業(yè)機(jī)械式飛行儀表三、天文導(dǎo)航根據(jù)人們掌握的自然天體的準(zhǔn)確位置和運(yùn)行規(guī)律，利用機(jī)載設(shè)備測(cè)量天體相對(duì)于飛機(jī)參考面的天體高度角和方向角，從而計(jì)算出飛機(jī)位置和航向的技術(shù)方法。特點(diǎn)：自主式、無(wú)電磁干擾、精度高，但受天氣制約領(lǐng)航尺四、無(wú)線電導(dǎo)航無(wú)線電導(dǎo)航是利用機(jī)載無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備接收和處理來(lái)自無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)站發(fā)射的無(wú)線電波，從而獲得導(dǎo)航幾何參量，確定飛機(jī)位置及飛往預(yù)定點(diǎn)的航向、時(shí)間，引導(dǎo)飛機(jī)沿選定航線安全、高效地完成飛行任務(wù)。特點(diǎn)：復(fù)雜氣象可用、無(wú)時(shí)間限制、精度高，但易被干擾和破壞無(wú)線電導(dǎo)航原理四、無(wú)線電導(dǎo)航（一）無(wú)線電波的傳播特性無(wú)線電波在理想均勻媒質(zhì)中沿直線傳播；無(wú)線電波在不連續(xù)媒質(zhì)的界面上必然發(fā)生反射；無(wú)線電波在理想均勻媒質(zhì)中傳播速度恒定。利用上述無(wú)線電波傳播的特性可以測(cè)定接收目標(biāo)的導(dǎo)航幾何參量四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備1.空中交通管制設(shè)備（1）一次雷達(dá)PSR一次雷達(dá)由發(fā)射系統(tǒng)向飛機(jī)發(fā)出無(wú)線電脈沖信號(hào)，信號(hào)從飛機(jī)上反射回來(lái)，由雷達(dá)接收后在空中交通管制中心的設(shè)備顯示屏上顯示出來(lái)飛機(jī)的位置。包括：航路監(jiān)視雷達(dá)（ARSR）、機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)（ASR）和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)（SSRS）和精密進(jìn)近雷達(dá)（PAR）一次雷達(dá)工作原理四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備1.空中交通管制設(shè)備（2）二次雷達(dá)SSR二次雷達(dá)采用無(wú)線電脈沖信號(hào)的接送和問(wèn)答的方式，先由地面詢問(wèn)雷達(dá)發(fā)射特定編碼的詢問(wèn)信號(hào)，飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)收到詢問(wèn)信號(hào)后，經(jīng)譯碼處理再由應(yīng)答機(jī)將回答信號(hào)發(fā)回地面，得到飛機(jī)的編號(hào)、高度、方向等參數(shù)。二次雷達(dá)工作原理四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備2.終端區(qū)進(jìn)近著陸引導(dǎo)設(shè)備（1）中頻無(wú)向信標(biāo)臺(tái)（NDB）中頻無(wú)向信標(biāo)臺(tái)（NDB）是一種陸基導(dǎo)航設(shè)備，與機(jī)載自動(dòng)定向儀（ADF）配合使用組成自動(dòng)定向系統(tǒng)（ADF系統(tǒng)），它是近程無(wú)線電振幅測(cè)角系統(tǒng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但受天氣影響，精度低

ADF系統(tǒng)四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備2.終端區(qū)進(jìn)近著陸引導(dǎo)設(shè)備（2）甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)（VOR）/測(cè)距儀（DME）甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)（VOR）是一種陸基近程無(wú)線電相位測(cè)角系統(tǒng)，測(cè)距儀（DME）是一種陸基超高頻無(wú)線電測(cè)距系統(tǒng)，兩者組成VOR/DME測(cè)角測(cè)距近程導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航路或終端區(qū)的定位和定向。特點(diǎn)：VOR系統(tǒng)不受天氣影響、精度高，但臺(tái)址選擇嚴(yán)格

VOR系統(tǒng)DME系統(tǒng)四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備2.終端區(qū)進(jìn)近著陸引導(dǎo)設(shè)備（3）儀表著陸系統(tǒng)（ILS）儀表著陸系統(tǒng)（ILS）是機(jī)場(chǎng)終端區(qū)引導(dǎo)飛機(jī)精密進(jìn)近著陸的主要導(dǎo)航設(shè)備，俗稱盲降系統(tǒng)。由地面臺(tái)和機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備組成，地面臺(tái)包括航向信標(biāo)臺(tái)（LOC）、下滑信標(biāo)臺(tái)（GS）和指點(diǎn)標(biāo)臺(tái)（MB）。特點(diǎn)：不受天氣影響、精度高度，但費(fèi)用昂貴，易干擾

航向臺(tái)

下滑臺(tái)天線ILS工作原理四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備2.終端區(qū)進(jìn)近著陸引導(dǎo)設(shè)備（4）微波著陸系統(tǒng)（MLS）微波著陸系統(tǒng)（MLS）的工作原理與儀表著陸系統(tǒng)（ILS）基本相同，地面臺(tái)包括方位臺(tái)、仰角臺(tái)、反方位臺(tái)、精密測(cè)距儀等。特點(diǎn)：容量大、多路徑、信號(hào)穩(wěn)定、精度高、費(fèi)用低

MLS工作原理四、無(wú)線電導(dǎo)航（二）無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備2.航路導(dǎo)航設(shè)備傳統(tǒng)導(dǎo)航：由NDB、VOR、DME等導(dǎo)航設(shè)備引導(dǎo)，為飛機(jī)提供準(zhǔn)確的方位和相對(duì)距離，使飛機(jī)按照逐臺(tái)飛行的方法實(shí)現(xiàn)航路飛行。區(qū)域?qū)Ш剑嚎梢杂肰OR/DME導(dǎo)航，但在飛機(jī)上增設(shè)航線計(jì)算機(jī)，它接收兩個(gè)VOR臺(tái)的信號(hào)后計(jì)算出一條不依賴于地面臺(tái)的航線，并計(jì)算出假想的航路點(diǎn)，飛機(jī)在這些航路點(diǎn)上進(jìn)行定向和定位。區(qū)域?qū)Ш轿?、慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航設(shè)備

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是利用慣性敏感元件測(cè)量飛機(jī)相對(duì)于慣性空間的線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在給定的運(yùn)動(dòng)初始條件下，由計(jì)算機(jī)解算出飛機(jī)的姿態(tài)、方位、速度和位置等參數(shù)，從而引導(dǎo)飛機(jī)完成預(yù)定的飛行任務(wù)。特點(diǎn)：自主式導(dǎo)航，但有累積誤差

六、衛(wèi)星導(dǎo)航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）是把導(dǎo)航臺(tái)設(shè)置在人造衛(wèi)星上的一種導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于星基無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）GLONASS伽利略（Gaileo）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）特點(diǎn)：范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好航圖04

航圖是專為滿足空中航行需要而繪制的地球的一部分及其地物和地形的圖像，全稱為航空地圖。本章將介紹航圖的概念和基本要素。航圖航圖是專為滿足空中航行需要而繪制的地球的一部分及其地物和地形的圖像，全稱為航空地圖。作用：航空專業(yè)人士獲取航行數(shù)據(jù)的最有效資源之一。

特點(diǎn)：方便、資料集中、方式協(xié)調(diào)一、地圖比例尺地圖比例尺是地圖上線段長(zhǎng)度與實(shí)地相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比。1.數(shù)字比例尺如：1:10000002.文字說(shuō)明比例尺如：一厘米相當(dāng)于十公里3.圖解比例尺如：線段比例尺大比例尺小比例尺大于1:50萬(wàn)如，通航飛行小于1:100萬(wàn)如，遠(yuǎn)程航線二、地圖符號(hào)地球表面的自然景物，如河流、森林等，以及人工建筑物，如鐵路、機(jī)場(chǎng)等，統(tǒng)稱為地物。1.真形：輪廓可見(jiàn)，用實(shí)線或虛線畫出輪廓，并用符號(hào)和顏色進(jìn)行填充。如：森林、大城市2.半真形：長(zhǎng)度和彎曲情況可見(jiàn)，但是寬度無(wú)法表示。如：河流、公路3.代表符號(hào)：形狀和大小不可見(jiàn)，用規(guī)定的代表符號(hào)來(lái)表示。如：村鎮(zhèn)、建筑物城市河流障礙物二、地圖符號(hào)地球表面高低起伏的形態(tài)，稱為地形。1.標(biāo)高點(diǎn)如：某些特殊地點(diǎn)2.等高線如：山巒起伏3.分層著色如：等高線之間由淺入深●1245或▲1245標(biāo)高點(diǎn)●12001000800600400●12001000800600400等高線分層著色三、地圖投影地圖投影是將地球橢球面上的客觀世界轉(zhuǎn)換到有限的平面上的數(shù)學(xué)方法。實(shí)質(zhì)是地球上的經(jīng)緯線描繪在平面上的方法，實(shí)際繪制地圖采用的是在透視投影法基礎(chǔ)之上發(fā)展的數(shù)學(xué)解析法。三、地圖投影根據(jù)地圖投影原理，將地球表面的經(jīng)緯網(wǎng)投影到地圖上的過(guò)程中必然出現(xiàn)變形，這種變形稱為地圖失真。長(zhǎng)度失真2.角度失真面積失真微分圓三、地圖投影地圖投影的分類：按失真性質(zhì)分類如：等角投影、等積投影按投影面類型分類如：圓柱投影、圓錐投影按投影面同球面位置關(guān)系如：正軸投影、橫軸投影失真性質(zhì)投影面類型位置關(guān)系三、地圖投影常用的地圖投影：墨卡托投影——等角正切圓柱投影蘭伯特投影——等角正割圓錐投影極地平面投影4.高斯-克呂格投影——等角橫切圓柱投影墨卡托蘭伯特極地平面高斯丨克呂格

航空與氣象05

飛機(jī)在大氣中飛行，大氣總是在不停地運(yùn)動(dòng)。特別在對(duì)流層的中下部，各種復(fù)雜天氣頻繁出現(xiàn)，對(duì)航行和起降產(chǎn)生不利影響，輕則延誤航班，重則造成事故。本節(jié)簡(jiǎn)單闡述一些基本氣象要素和對(duì)飛行影響較大的天氣系統(tǒng)。一、影響飛行的主要?dú)庀笠兀ㄒ唬鈮?、氣溫、大氣密?/p>

隨氣溫的升高，氣壓降低，空氣密度變小，產(chǎn)生的升力變小，飛機(jī)載重減小，同時(shí)起飛滑跑距離變長(zhǎng)。同時(shí)，空氣密度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量也會(huì)受到影響，使發(fā)動(dòng)機(jī)的效能下降，推力減小，使飛機(jī)性能下降。（二）風(fēng)

逆風(fēng)起降時(shí)飛機(jī)所能承受的風(fēng)速最大，逆風(fēng)起降可以增加空速，從而保證升力；正側(cè)風(fēng)起降時(shí)飛機(jī)所能承受的風(fēng)速最小，這是因?yàn)榻孛骘L(fēng)變化復(fù)雜，具有明顯的陣性，風(fēng)速越大，陣性越強(qiáng)，使飛機(jī)受到無(wú)規(guī)律的影響，難以操縱。

飛機(jī)在航線飛行時(shí)也被，也不可避免的要受到風(fēng)的影響。順風(fēng)飛行會(huì)縮短飛行時(shí)間，減少燃油消耗；逆風(fēng)飛行則相反。（三）云和降水

云和降水對(duì)航空活動(dòng)的影響很大，如低云可以造成能見(jiàn)度差而嚴(yán)重妨礙飛機(jī)起降，云中飛行可以產(chǎn)生飛機(jī)積冰，在云中或云外邊緣會(huì)產(chǎn)生飛機(jī)顛簸，降水可影響能見(jiàn)度，影響飛機(jī)氣動(dòng)性能等。（四）能見(jiàn)度

能見(jiàn)度是指正常視力的人能看到或辨認(rèn)出目標(biāo)物的最大距離。

大氣透明度是影響能見(jiàn)度變化的最主要因素，大氣中存在著固體和液體雜質(zhì)，在一定條件下長(zhǎng)聚集起來(lái)形成各種天氣現(xiàn)象，使能見(jiàn)度減小，如云、霧、降水、煙幕、霾、風(fēng)沙、浮塵、吹雪等。（五）顛簸

飛機(jī)在飛行中遇到擾動(dòng)氣流，就會(huì)產(chǎn)生震顫、上下拋擲、左右搖晃，造成操縱困難、儀表不準(zhǔn)確等現(xiàn)象，這就是飛機(jī)顛簸。（六）結(jié)冰