航空概论(郑州航空工业管理学院) 中国大学MOOC作业答案

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作业1、航空的概念及航空发展历史 第1部分单元作业

1、 1、航空的定义是什么？航天的定义是什么？
评分规则: 航空是指载人或不载人的飞行器（或航空器）在地球大气层内的航行活动。（5分）航天是指载人或不载人的飞行器（或航天器）在地球大气层之外的航行活动。（5分）

2、 2、什么是飞行器？飞行器是如何分类的？
评分规则: 在地球大气层内、外飞行的器械统称为飞行器。（4分）按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为三类：航空器、航天器、火箭和导弹。（6分）

3、 3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？
评分规则: 根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即轻于同体积空气的航空器，又称浮空器，和重于同体积空气的航空器。（5分）按照不同的构造特点，航空器还可进一步细分。轻于空气的航空器包括气球和飞艇，它们是早期出现的航空器。重于空气的航空器主要包括固定翼航空器和旋转翼航空器两类。固定翼航空器包括飞机和滑翔机，由固定的机翼产生升力。旋翼航空器包括直升机与旋翼机，由旋转的旋翼产生升力。另外，还有像鸟飞行一样的扑翼航空器和新近出现的倾转旋翼航空器。（10分）

4、 4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？
评分规则: 航天器根据是否载人可分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器可分为人造地球卫星和空间探测器。载人航天器可分为载人飞船、空间站和航天飞机。（6分）按照各自的用途和结构形式，航天器还可进一步细分。人造地球卫星是数量最多的航天器。人造地球卫星一般由有效载荷和平台两部分组成。按照卫星的用途，可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。空间探测器根据探测对象的不同又可以分为月球探测器、行星和行星际探测器两类。按照运行方式的不同，载人飞船分为卫星式载人飞船和登月载人飞船两类。（9分）

作业3、中国航空工业及航空技术的发展 第3部分单元作业

1、 中国的军用飞机主要有哪些机型？请试着说出至少8种。
评分规则: 歼教1，强5，歼5，歼6，歼7，歼轰7，轰5，水轰5，轰6，歼8，歼10，歼11，歼15，歼16，歼20，歼31，FC-1枭龙等。（答对1个给2分；8个以上给16分）

2、 飞机的隐身能力是指不易被哪些探测技术探测到的性能？
评分规则: 雷达（2分）红外（2分）可见光（2分）声波（2分）

3、 中国的直升机产品主要有哪些？
评分规则: 直-5；直-8；直-9；直-11（答对一个给2分，答对3个以上给6分）

4、 中国主要有哪些民用飞机产品？请试着至少说出6种。
评分规则: 运-7；运-8；运-10；运-11；运-12；运-20；ARJ-21；新舟-60；小鹰-500；C-919（答对1个给2分，答对6个以上给12分）

作业4、流体的流动规律 第4部分单元作业

1、 地球大气按什么划分，分为哪些层？各层主要有什么特点？
评分规则: 根据大气中温度随高度的变化，通常按离地面沿铅垂高度，将地球大气自下而上划分为五个特征层段，这五个层段分别是对流层、平流层、中间层、热层和外层（又称散逸层）。（2分）对流层，气温随高度的升高而降低，风速和风向变化不定，空气上下对流剧烈，存在着有云、雾、雨、雪等复杂天气现象。（2分）平流层，基本无上下对流，主要是沿水平方向的对流和水平风，能见度较好。（2分）中间层，气温随高度升高而下降，空气有相当强烈的铅垂方向的运动。（2分）热层，空气密度极小，空气处于高度电离状态，温度随高度增高而上升。（2分）外层，空气极其稀薄，大气分子会不断向外自由散逸。（2分）

2、 气体的状态参数有哪些？当为完全气体时，它们之间满足什么关系式？
评分规则: 气体的状态参数有压强、温度、密度。（3分）它们之间满足的关系式为：P=ρRT，其中P为气体压强，ρ是气体密度，T为气体温度，R是对应气体的气体常数。（3分）

3、 什么是流体的质量连续性定理？其物理含义是什么？
评分规则: 依据质量守恒定律，流管中任一部分的流体质量都不能中断或者堆积，在同样的时间间隔内，流进任一过流截面的流体质量必然与从该截面流出的流体质量相等，这就是流体流动的质量连续性定理。（3分）可用：ρvA=常数 来表示（3分）。若在不同流速和压强下流体的密度ρ始终保持不变，则上式可以写为vA=常数。该式表明不可压流体在流动过程中，平均流速与过流截面面积成反比。也就是说，流体在截面变化的流管中流动时，截面积大的位置流速小，截面积小的位置流速高。（4分）

4、 什么是流体的伯努利方程？其代表的物理意义是什么？
评分规则: 能量守恒定律表明，在任何与周围隔绝的物质系统中，不论发生什么变化或过程，能量的形态虽然可以发生转换，但能量的总和保持恒定。伯努利方程就是能量守恒定理在运动流体中的具体应用，它侧重描述了流动过程中流体压力和流速之间的关系及其转化。（3分）可用：P+0.5ρv^2=常数 来表示（3分）。该式表明了伯努利方程的基本内容是关于压强和流速之间的变化关系，即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。（4分）

5、 请解释为何河流在宽的地方水流慢而在窄的地方流动快？
评分规则: 根据质量守恒，水流速度与面积成反比关系（3分）。河面较宽时，面积较大，流速较小，河面较窄时，面积较小，流速较大（3分）。

6、 请用一些生活中的现象（两种以上）描述连续性方程和伯努利原理。
评分规则: 在河流流道狭窄的地方，水流速度明显快；在夏天，楼梯口凉快是因为这里的风速比大厅的风速大；浴帘效应；火车黄线（安全线）等。每回答对一种现象给3分。

作业5、超声速飞行及风洞的构造 第5部分单元作业

1、 试以流体流动的连续性定理和伯努利定理为基础，分别说明低速气流和高速气流流经扩张管时，其速度v1、v2和压强P1、P2的关系变化规律。
评分规则: 低速气流流经扩张管时，管道扩张，A2>A1（2分），由于是低速气流，所以密度保持不变，由流体流动的连续性定理可知，气流的流速将减小，即v2<v1（2分）。由伯努利定理可知，流速减小则压强增大，即P1<P2（2分）高速气流流经扩张管时，管道扩张，A2>A1（2分），由于是高速气流，所以密度发生剧烈减小，密度变化比横截面积变化引起的速度的变化快得多，密度的变化占了主导地位（3分），由流体流动的连续性定理可知，气流的流速依然会增加，即v2>v1（2分）。由伯努利定理可知，流速增大则压强减小，即P1>P2（2分）

2、 拉瓦尔喷管是什么形状？气流在其内的流动特点是什么？
评分规则: 拉瓦尔喷管是一种先收缩、后扩张的管道形状；（2分）亚声速气流从左侧流入喷管，在喉道左半部，随管道截面积的逐渐减小，气流速度不断加快，马赫数不断增加；（2分）在喉道处，气流加速到当地声速，即Ma=1；（2分）在喉道右半部扩张段内，沿流程因管道截面不断增大，声速气流又不断地进行加速，成为超声速气流。（2分）

3、 超声速气流通过正激波后，其流动参数分别是如何变化的？
评分规则: 超声速气流通过正激波后，波面前后空气的物理性质发生突变，会使空气在边界波位置处受到强烈压缩，波后空气压强突然增大，密度和温度也随之突然升高，由于气流收到很强的阻滞作用，因此，气流流速会突然降低。

4、 什么是临界马赫数？什么是局部激波？
评分规则: 在某些情况下，飞机的飞行马赫数小于1，只要其飞行速度稍大于一个临界速度时，则在机翼上下表面都有可能出现局部超声速气流，从而就产生了局部激波。与该临界速度相对应的马赫数就称为“临界马赫数”。（5分）当飞机的飞行速度超过临界马赫数时，机翼上就会出现一个局部超声速区，并在那里产生一个正激波，这个正激波由于是局部产生的，所以称作“局部激波”。（5分）

5、 为了保证风洞试验结果尽可能与飞行实际情况相符，必须保证缩比模型与飞机之间的哪几个方面相似？
评分规则: 为了保证风洞模型试验结果尽可能与飞机飞行实际情况相符，必须做到下列三个方面：（1）几何相似：把模型各部分的几何尺寸按真飞机的尺寸，以同一比例缩小。（4分）（2）运动相似：使真飞机同模型的各对应部分的气流速度大小成同一比例，而且流速方向也要相同。（4分）（3）动力相似：使作用于模型上的空气动力——升力和阻力，同作用于真飞机上的空气动力的大小成比例，而且方向相同。（4分）

6、 什么是激波阻力，有何特点，如何减小飞机飞行时的激波阻力？
评分规则: 飞行器在跨声速和超声速飞行时，因激波升压和阻滞气体流动而产生的阻力成为激波阻力（3分）。马赫数越大，激波越强，所带来的波阻就越大；物体的形状对前方来流的阻滞作用越强，产生的激波就越强，波阻就越大（2分）。在设计超声速巡航飞行器是，其机头往往设计为尖形或锥形，机翼前缘部分也为扁尖形，尽可能较小飞行激波阻力。（2分）

作业6、飞机升力的产生 第6部分单元作业

1、 什么是翼型，什么是迎角？
评分规则: 翼型：是指沿平行于飞机对称平面的切平面切割机翼所得到的剖面。（3分）迎角：机翼翼弦与相对气流之间的夹角。（3分）

2、 用不可压缩流体的连续性方程和伯努利方程解释飞机在低速飞行时，机翼升力的产生机理，并简述影响机翼升力的因素。
评分规则: 飞机低速飞行时，流经机翼上表面的空气速度要大于下表面的速度，根据空气运动的连续性原理和伯努利方程，流速大的地方动压大，而静压小，流速小的地方动压小，而静压大。（4分）因此，机翼上表面的静压小于下表面的静压，这样，机翼的上下表面存在一个静压强差，由于下表面的静压大于上表面的静压，这个上下压强差产生的压力是向上的，这也就是升力的来源。（4分）影响机翼升力的因素有：飞行速度（1分）、机翼面积（1分）、空气密度（1分）、翼型形状以及迎角。（1分）

3、 什么是翼展？什么是翼型弦线？
评分规则: 翼展：从机翼翼尖的一端到另一端的横向距离。（3分）翼型弦线：将前缘点和后缘点连接起来的直线。（3分）

4、 什么是失速迎角？失速产生的原因是什么？
评分规则: 升力系数随着迎角的增大而增大，达到最大升力系数时的迎角为临界迎角，也叫失速迎角。（2分）失速的原因是因为迎角过大，机翼上表面的气流不能再维持沿翼面的平顺流动，气流绕过前缘后很快就出现分离，而产生流向不定的杂乱无章的流动。（4分）

作业7、飞机的阻力及外形特点 第7部分单元作业

1、 飞机在飞行过程中会出现哪些类型的阻力？
评分规则: ①摩擦阻力②压差阻力③诱导阻力④干扰阻力⑤激波阻力（各2分）

2、 简述压差阻力产生原因及减阻措施。
评分规则: 压差阻力产生的原因：空气流过物体时，在前部受到阻挡，流速减慢，压强升高；在后部因气流分离而形成一定涡流区，压强降低，物体前后存在压强差。（4分）减小压差阻力的措施：采用流线型外形设计。（2分）

3、 超声速飞机通常采用何种类型的平面形状的机翼，是什么原因？
评分规则: 超声速飞机的机翼平面形状设计通常采用：具有明显后掠角的大后掠机翼、小展弦比机翼、三角形机翼、边条机翼、变后掠机翼等（至少说出三种，每种2分，共6分）。原因是：为了提高超声速飞机的临界马赫数（2分）、尽量降低激波阻力（2分）。

4、 试说明低、亚声速飞机和超声速飞机在外形上的主要区别。
评分规则: （1）低、亚声速飞机机翼的展弦比较大，梢根比也较大；超声速飞机机翼的展弦比较小，梢根比较小。（2分）（2）低速飞机常采用无后掠角或小后掠角的梯形直机翼，亚声速飞机的后掠角一般也比较小，一般小于35°；超声速飞机一般为大后掠机翼或三角机翼，前缘后掠角一般为40°～60°。（2分）（3）低、亚声速飞机的机翼翼型一般为圆头尖尾型，前缘半径较大，相对厚度也比较大；超声速飞机机翼翼型头部为小圆头或尖头（前缘半径比较小）相对厚度也较小。（2分）（4）低、亚声速飞机机翼的展长一般大于机身的长度，机身长细比较小，机身头部半径比较大，前部机身比较短，有一个大而突出的驾驶舱；超声速飞机机身的长度大于翼展的长度，机身比较细长，机身长细比较大，机身头部较尖，驾驶舱与机身融合成一体，成流线形。（2分）

作业8、飞机的飞行性能、稳定性及操纵性 第8部分单元作业

1、 何谓飞机的航程？增大飞机飞行航程的主要办法有哪些？（10分）
评分规则: 航程是指飞机在不加油情况下所能达到的最远水平飞行距离（4分）。提高飞机航程的主要办法有：减小发动机耗油率（2分），增加飞机最大升阻比（2分），降低飞机结构重量，增加飞机载油量（2分）。

2、 飞机的操纵性指的是什么？驾驶员都操纵哪些舵面来实现飞机的俯仰、偏航和滚转动作？（8分）
评分规则: 飞机的操纵性是指飞机对操纵的反映特性，由飞行员通过驾驶机构改变飞机的飞行状态。（2分）飞机的俯仰通过升降舵实现。（2分）飞机的偏航通过方向舵实现。（2分）飞机的滚转通过副翼实现。（2分）

3、 飞机的稳定性指的是什么？飞机是如何保持纵向稳定性、方向稳定性和横侧向的稳定性的？（8分）
评分规则: 飞机的稳定性是指飞机在受到扰动之后，在飞行员不进行任何操纵的情况下能够回到初始状态的能力。（2分）飞机的纵向稳定性是由机翼焦点的位置来保证的，焦点位于飞机重心之后飞机才具有纵向稳定性。（2分）飞机的方向稳定性主要由垂直尾翼来保证。（2分）保证飞机的横侧向稳定性的主要因素是机翼的后掠角、机翼上反角和垂直尾翼。（2分）

4、 飞机的飞行性能主要包含哪些方面？常用的飞行速度有哪几种,并介绍各自的含义？（10分）
评分规则: 飞机的飞行性能包含飞机的起飞、着陆、速度、高度、航程、航时和机动飞行等。（4分）常用的飞行速度有：最大平飞速度、最小平飞速度、巡航高度（3分）。最大平飞速度指飞机在一定高度上作水平飞行时，发动机以最大推力工作所能达到的最大飞行速度，简称最大速度。（1分）最小平飞速度指飞机在一定高度上维持飞机定常水平飞行的最小速度。（1分）巡航速度指飞机在每公里消耗燃油最少的情况下飞机的飞行速度。（1分）

作业9、发动机的分类及活塞式航空发动机 第9部分单元作业

1、 试述活塞式发动机的主要组成及其每一个循环的四个行程。（10分）
评分规则: 活塞式航空发动机是一种燃烧汽油的往复式内燃机。它主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气活门和排气活门等组成。（共6分，各部分1分）活塞发动机一般用汽油作为燃料，它的每一循环包括四个行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。（共4分，各行程1分）

2、 简述飞行器发动机的分类及主要的航空发动机的细分。（10分）
评分规则: 飞行器发动机主要分为两大类，喷气式发动机和活塞式发动机（2分）。喷气式又分为空气喷气发动机、火箭发动机和组合发动机；空气喷气发动机又分为燃气涡轮发动机和无压气机的空气喷气发动机（3分）。燃气涡轮发动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮桨扇发动机和涡轮轴发动机（5分）。

作业10、燃气涡轮发动机 第10部分单元作业

1、 试述涡轮喷气发动机的各主要组成部分及各部分的功用。（25分）
评分规则: 涡轮喷气发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、尾喷管、附件传动系统和附属系统等组成。（五个主要部件，各2分，共10分，少一个扣2分）（1）进气道：整理进入发动机的气流，消除旋涡，保证在各种工作状态下都能供给发动机所需的空气量；将高速气流逐渐降下来，尽量将动能转变为压力势能，保证压气机有良好的工作条件。（3分）（2）压气机：提高进入发动机燃烧室的空气压力，利用高速旋转的叶片对空气做功。（3分）（3）燃烧室：燃料与高压空气混合燃烧的地方。（2分）（4）涡轮：将燃烧室出口的高温、高压气体的能量转变为机械能；驱动压气机、风扇、螺旋桨和其他附件。（3分）（5）加力燃烧室是飞机突破音速的主要手段。（2分）（6）尾喷管：整理燃烧后的气流。（2分）

2、 试比较说明涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机和涡轮桨扇发动机的结构特点。（25分）
评分规则: 涡喷发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件组成。（5分）涡桨发动机的主要结构与涡喷发动机相似，只不过在此基础上增加了减速装置和螺旋桨。（5分）涡扇发动机是在涡桨发动机的基础上发展起来，涡扇发动机的结构和涡喷发动机的结构也很相似，不同的是在此基础上增加了风扇和驱动风扇的低压涡轮。（5分）桨扇发动机是一种介于涡扇发动机和涡桨发动机之间的发动机，桨扇无外罩壳，又称开式风扇，桨叶薄而后掠，桨叶数目较多。（5分）涡轴发动机的组成部分和工作过程与涡桨发动机很相似，不同的是燃气的可用能量几乎全部转变为涡轮的轴功率，燃气不提供推力。（5分）

作业11、其他类型发动机 第11部分单元作业

1、 简述冲压发动机组成、工作原理以及它为何不能单独使用的原因？
评分规则: 冲压发动机组成：进气道、燃烧室、尾喷管
冲压发动机的工作原理，如何增压、如何组织燃烧、组合产生推力等。
冲压发动机不能单独使用的原因：静止时不能启动

2、 火箭发动机的分类有哪些？
评分规则: 按照形成喷气流动能的能源不同：化学能火箭发动机和非化学能火箭发动机
按照推进剂类型不同划分：固体火箭发动机、液体火箭发动机、固液混合发动机

3、 简述组合发动机有哪些特点，常见的有哪几种组合式发动机？
评分规则: 特点：取长补短，完善性能，拓宽工作范围，满足不同飞行需要等方面
固体火箭-冲压发动机
涡轮-冲压发动机
火箭-涡轮发动机，或其他类型组合发动机

作业13、飞机的构造 第12、13部分单元作业

1、 飞机由哪几大部分组成？各部分都具有什么功用？（10分）
评分规则: 通常飞机由机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置（发动机）组成（每项1分，5项共5分）。机身的作用是装载人员、货物、设备、燃油等物品，同时固定机翼、尾翼、起落架等部件使之连成一个整体。（1分）机翼的功用主要是提供升力，与尾翼一起形成良好的稳定性和操纵性。另外在机翼内部可以装载燃油、设备、武器，在机翼上可以安装起落架、发动机、悬挂导弹、副油箱及其他外挂设备。（1分）尾翼的作用是提供平衡气动力，操纵力和力矩。（1分）飞机起落装置的功用是提供飞机起飞、着陆和地面停放之用。它可以吸收着陆冲击能量，减小冲击载荷，改善滑行性能。（1分）动力装置的功用是为飞行器提供动力，推动飞行器前进。（1分）

2、 机翼的构造形式都有哪些种类？机翼的主要受力构件有哪些？（8分）
评分规则: 机翼构造形式很多，它的发展是随着飞机速度的提高而变化的，其主要有构架式、梁式、单块式以及整体壁板式。（共4分，各类型1分）机翼主要受力构件有纵向骨架、横向骨架、蒙皮、接头（共4分，各部分1分）。

3、 飞机起落装置有什么功用？其布置形式有哪些？（11分）
评分规则: 飞机起落装置的功用是提供飞机起飞、着陆和地面停放之用（3分）。它可以吸收着陆冲击能量，减小冲击载荷，改善滑行性能。（2分）飞机起落装置的布置形式有三种：后三点式、前三点式和自行车式。（共6分，各种类2分）

4、 前三点式起落架与后三点式起落架相比有哪些优缺点？（10分）
评分规则: 前三点式可强力制动而无“倒”立危险（2分）。前三点式具有滑跑稳定性（2分）。前三点式机身轴线基本水平，可安装喷气发动机，避免烧坏跑道（2分）。前三点式驾驶员视界好（2分）。后三点式结构简单，尺寸、重量都小（2分）。

作业14、机载设备 第14部分单元作业

1、 常见的飞机导航方式有哪些？（10分）
评分规则: 惯性导航（2分）卫星导航（2分）图像匹配导航（2分）无线电导航（2分）组合导航（2分）

2、 飞机飞行中都需要测量哪些状态参数？（8分）
评分规则: 飞行高度、飞行速度、温度、发动机转速等（各2分，共8分）

3、 需要测量的飞机状态参数都包括哪些？（7分）
评分规则: 飞行参数、动力系统参数、导航参数、生命保障系统参数、飞行员生理参数、武器瞄准系统参数、其他系统参数（如电源系统参数、设备完好度、结构损坏程度）（每项各1分，共7分）

4、 飞机飞行中都需要测量哪些飞行状态参数？（8分）
评分规则: 飞行高度、飞行速度、温度、发动机转速等（各2分，共8分）

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