飞机原理与构造_白冰如王俊高著.pdf

本书是为高等职业院校航空机电设备维修专业飞机原理与构造课程编写的教材，是西安航空职业技术学院航空维修工程系在国家示范院校建设和重点专业课程体系改革与建设中，专业通用课程教材建设的成果之一。该教材主要由四部分组成，即飞机概论，空气动力学与飞行原理，飞机机体构造与分析，飞机操纵、液压传动、燃油等系统的构造与功用等。本教材在飞机原理及其性能分析方面概念清晰，基本理论部分的教学深度要求适当，在飞机机体和主要系统的结构方面除强调其典型性和先进性外，更注重它们的实际应用。该教材是一本深入浅出，通用性很强的好教材，既可供高等职业院校航空机电设备维修专业的学生作为教材使用，还可作为本科院校相关专业师生很好的参考书。飞机是人类 20 世纪最伟大的发明之一。它的出现导致空军的诞生，并使国家安全战略发生了重大变化;同时，民用航空又使运输业发生了根本性的改变。因此，军用航空、民用航空和航空工业组成的航空业成为国民经济的朝阳产业。众所周知，先进飞机是现代科学技术成就集成的综合体，是人类科技创新能力与工业生产相结合的产物。军事和经济对先进技术的迫切需求，使飞机走过了迅速发展的道路;而飞机技术的每一次跨越，都充分体现了当时科技的创新成果。与此同时，航空科技的不断创新，也为诸多学科提供了机遇和动力，从而带动相关技术的发展。因此，航空科技是当代对国家军事、经济和社会发展具有重大影响的新兴科技领域之一。本书是航空类高等职业院校航空机电设备维修专业的通用课程飞机原理与构造的教材。其主要内容分为四大部分，即飞机概论，空气动力学与飞机原理，飞机机体结构与分析，飞机操纵、液压传动、燃油等系统的构造与功用等。由于本专业的学生毕业后主要从事飞机维护和修理工作，因此本教材在编写中将高等职业教育强调的“理论够用、注重应用、重在技能培养”作为指导原则。对于空气动力学和飞行原理中的基本概念力图讲清楚，对于主要理论则只要求搞清结论和应用，对公式和重要结论的推导过程尽量压缩和简化，将飞机机体主要部件和各个系统的典型构造和功用列为重点进行讲解，从而为后续的专业核心课程，如飞机维护、飞机大修和航空发动机大修等做好准备，也为今后学生到外场维护飞机或到大修厂修理飞机与发动机打好基础。该教材是国家软科学研究计划项目 高等职业教育“工学四合”人才培养模式创新与实践(项目编号 2010GXSH5D263)资助教材。是西安航空职业技术学院航空维修工程系在国家示范院校建设和重点专业课程体系改革与建设中，专业通用课程教材建设的成果之一。本书由西安航空职业技术学院白冰如、王俊高主编，马康民教授主审。具体分工为西安航空职业技术学院王俊高编写第一章、第二章、第三章，白冰如编写第四章、第五章、第十章、第十一章、第十二章、第十三章，石鑫编写第九章，马康民编写绪论，空军工程大学常飞编写第六章、第七章，张登成编写第八章。全书由白冰如统稿。由于编写航空类高职院校教材的经验有限，加之时间较紧，内容处理和编写方法还有值得商榷之处，使得本教材难免有许多不足之处，希望使用教材的老师和同学提出宝贵意见，以便再版时修改完善。编者2011 年 8 月 20 日绪论/1第一章飞机概论/51 1飞行器的基本概念/51 2飞机的主要组成部分及其功能/101 3飞机的研制过程/11第二章空气动力学基础/132 1流体特性/132 2流体流动的基本规律/302 3作用在飞机上的空气动力/33第三章飞机飞行性能/503 1常用坐标系和飞机运动方程组/503 2飞机基本飞行性能/573 3飞机起飞着陆性能/643 4飞机任务性能和航程航时/673 5飞机机动飞行性能/71第四章飞机的平衡、稳定和操纵/744 1飞机的平衡/744 2飞机的稳定性/784 3飞机的操纵/83第五章飞机结构分析概念/865 1飞机结构设计的原始条件/865 2飞机结构设计的基本要求/885 3飞机结构设计思想/895 4飞机结构设计的内容与方法/92第六章机身结构分析/956 1机身的功用、基本要求和外型参数/956 2机身上的载荷及其平衡/976 3机身结构的受力型式及其受载情况/996 4机身承力构件/1036 5机身与其他部件的连接/1086 6机身开口处的结构型式/1106 7机身舱段主要结构的受力分析/1126 8地板结构/116第七章机翼、尾翼结构分析/1187 1机翼的功用、设计要求和受载/1187 2机翼的载荷与传力分析/1227 3机翼的承力构件/1267 4直机翼的结构受力型式/1317 5后掠翼的传力分析/1367 6机翼的对接原则/1457 7机翼上的增升装置/1477 8副翼/1547 9尾翼/158第八章飞机起落装置/1688 1概述/1688 2起落架的减震缓冲装置/1748 3起落架的收放系统/1838 4转弯系统/1938 5刹车系统/2028 6机轮/223第九章飞机操纵系统/2279 1飞机操纵系统概述/2279 2飞机操纵机构/2329 3飞机传动机构/2349 4舵面补偿装置/2459 5主操纵系统/2489 6辅助操纵系统/2609 7飞行操作告警系统/272第十章飞机液压传动系统/27510 1液压泵/27510 2液压控制阀285/10 3执行元件及液压辅助元件/29210 4液压基本回路与飞机液压系统总体设计基本概念/299第十一章飞机气压传动系统/30711 1供气装置/30711 2气动执行装置/31211 3气动控制阀/314第十二章飞机燃油系统/32012 1飞机燃油系统的功用及组成/32012 2航空燃油特性及其对系统的影响/32012 3供油系统/32212 4输油系统/32812 5通气与增压系统/33212 6加油与放油系统/33412 7燃油系统主要附件/335第十三章大气特性与气密座舱/34313 1大气特性与人体的关系/34313 2供气调节/34813 3温度调节/348参考文献/353绪论为了使任课教师和学生明确本门课程的地位、教学目的和要求，以便更好地搞好该课程的教学工作。此处与大家讨论三个问题。一、本课程是航空机电设备维修专业示范建设中重点整合的专业通用课程之一2007 年 8 月，西安航空职业技术学院被教育部、财政部确定为国家示范院校建设立项单位，同时航空机电设备维修专业也被确定为中央财政重点支持建设的项目之一。其中航空机电设备维修专业课程体系改革是项目建设的重点和难点，也是研究经费投入较大的几个子项目之一。项目组在负责人马康民教授的带领下，制定了详尽的、切实可行的调研计划和课程体系改革研究方案。项目组先后调研了西安飞机工业(集团)有限责任公司、中国人民解放军第 5702 工厂、中航工业 5716 厂、西安航空发动机(集团)有限公司、厦门太古发动机服务有限公司等航空企业的岗位设置和人才需求，分析了空军工程大学工程学院、成都航空职业技术学院、西安航空技术高等专科学校、长沙航空职业技术学院等兄弟院校相关专业的课程设置，经过广泛地分析和研讨，运用现代高等职业教育理念和方法，结合本专业的特点和要求，提出了以培养学生真正维修能力为目标的课程体系重构指导思想。继而，运用系统分析的理论和方法，开展了大量的研究工作。确立了飞机修理技术、航空发动机修理技术、飞机维护、飞机及发动机附件修理技术和航空电气设备与维修为专业核心课程;按照专业通用课程支持核心课程;专业基础课程支持专业通用课程;公共文化课程支持专业基础课程的思路，重构了航空机电设备维修专业的课程体系。为了进一步完善新的课程体系，我们还对专业通用课程、专业基础课程、公共文化课程进行了补充、完善和整合，重新编写了与新课程体系配套的教材。并将研究成果贯彻在学院 2009 级航空机电设备维修专业人才培养方案中。表 1航空机电设备维修专业课程体系课程层次课程名称备注专业核心课程1飞机维护2飞机修理技术3航空发动机修理技术4飞机与发动机附件修理技术5航空电气设备与维修新编 5 门专业核心课程的教材，即:飞机维护 飞机修理技术 航空发动机修理技术飞机及发动机附件修理技术 航空电气设备与维修1专业通用课程1航空工程与技术概论2航空材料及应用3飞机原理与构造4航空发动机原理与构造5航空维护技术基础6无损检测及在航空维修中的应用7专业英语新编 航空材料及应用 和 航空工程与技术概论 教材整合工程热力学、航空发动机原理、航空发动机构造三门课为航空发动机原理与构造一门课程，重编教材整合空气动力学、飞行原理和飞机构造三门课为飞机原理与构造一门课程，重编教材专业基础课机械制图与航空识图、机械设计基础、液压与气动技术、机械制造技术、公差与技术测量、电工电子技术机械制图课增加航空识图内容变更为机械制图与航空识图公共文化课思想道德修养与法律基础、形势与政策、应用文写作、计算机应用基础、高等数学、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、体育、英语等新增应用文写作课程，提高学生的公文写作能力本项目研究制定的航空机电设备维修专业新的课程体系具有鲜明的职业教育特色。1 5 门专业核心课程，在航空职业教育中属于首创。从表1 可见，5 门专业核心课程，即飞机修理技术、航空发动机修理技术、飞机维护、飞机及发动机附件修理技术和航空电气设备与维修是根据飞机与发动机高等职业教育要求，落实本专业人才培养方案，满足飞机维护、飞机修理、航空发动机修理、航空电气设备与维修及飞机及发动机附件修理中对应的 11 个工作岗位的需求开设的课程。这 5 门课程填补了航空职业教育的空白，在国内属于首创。2 7 门专业通用课程及其配套教材，对航空类职业院校相关专业具有很好的辐射作用。新课程体系中有 7 门专业通用课程，其中飞机原理与构造是原来空气动力学、飞行原理和飞机构造三门课整合的结果;航空发动机原理与构造是原来工程热力学、航空发动机原理、航空发动机构造三门课程整合的结果;航空工程与技术概论是原来航空航天概论课程整合的结果。这都充分体现了“理论够用、重在应用、强调技能培养”的高等职业教育理念，加强了飞机和发动机修理中需要的内容，而大幅度删减了飞机和发动机设计方面的内容。因为，本专业毕业生不搞飞机与发动机设计工作。充分体现了构建课程体系时，专业通用课程必须大力支持专业核心课程的宗旨。上述三门课程的教材及我们编写的航空材料及应2用，可以供航空类职业教育院校相关专业使用，很好地发挥了重点示范专业的辐射作用。3 在按照系统理论和方法指定的新课程体系中，优化和重构的专业基础课和文化基础课，有力的支持了本专业的全面建设。新制定的 6 门专业基础课程，即机械制图与航空识图、机械设计基础、液压与气动技术、机械制造技术、公差与技术测量、电工电子技术。其中机械制图与航空识图、液压与气动技术、机械制造技术、公差与技术测量是新增加的，他们都是支持专业通用课程必不可少的。新制定的课程体系列出了 9 门文化基础课。其中应用文写作课是新增加的。由于在调研中发现高职院校毕业的毕业生普遍写作能力较差，调查对象业主动要求开设应用文写作课程，提高毕业生的公文写作能力。综上所述，本课程体系使用系统的观点和方法认识该专业的所有课程，整合原有课程，创建新的课程体系，并对其进行最佳设计、管理与控制，使之处于最佳运行状态;同时采用新的理论和方法分析和评价课程体系。这种用系统工程的理论和方法作指导，使本专业所有课程形成有一定联系、相互依赖、相互影响，推动教学工作运行的系统成为课程体系。它是职业教育由模仿本科教育和中技教育的初级阶段，向具有专门理论和实践特色深度发展的产物。课程体系是人才培养方案的主轴，是制定教学计划、进行师资培养、教学设施建设、实训室建设的依据。因此，搞好课程体系建设是航空机电设备维修专业在示范建设中的首要任务。二、飞机原理与构造 教材的主要内容本教材努力做到在介绍基本概念和基本原理的同时，尽量使这些知识与实际应用联系得更加紧密。即从飞机机体结构和飞机系统的基本要求和设计思想出发，全面介绍它们的强度要求、功用需求和典型构造。使学生能从感性认识和一定的理论高度认识飞机的机体结构和系统组成的特点。从而为以后进一步学习飞机维护和修理打好基础。