航空航天概论习题及答案

第1章绪论1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？航空是指载人或者不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。航天是指载人或者不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系。2、飞行器是如何分类的？按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气的航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。（1）轻于同体积空气的航空器包括气球和飞艇。（2）重于同体积空气的航空器包括固定翼航空器（包括飞机和滑翔机）、旋翼航空器（包括直升机和旋翼机）、扑翼机和倾转旋翼机。4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？航天器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（可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星）和空间探测器（包括月球探测器、行星和行星际探测器）。载人航天器可分为载人飞船（包括卫星式载人飞船和登月式载人飞船）、空间站（又称航天站）和航天飞机。5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。1810年，英国人G·凯利首先提出重于空气飞行器的基本飞行原理和飞机的结构布局，奠定了固定翼飞机和旋翼机的现代航空学理论基础。在航空史上，对滑翔飞行贡献最大者当属德国的O·李林达尔。从1867年开始，他与弟弟研究鸟类滑翔飞行20多年，弄清楚了许多飞行相关的理论，这些理论奠定了现代空气动力学的基础。美国的科学家S·P·兰利博士在许多科学领域都取得巨大成就，在世界科学界久负盛名。1896年兰利制造了一个动力飞机模型，飞行高度达150m，飞行时间近3个小时，这是历史上第一次重于空气的动力飞行器实现了稳定持续飞行，在世界航空史上具有重大意义。19世纪末，美国人莱特兄弟在总结前人的经验教训基础上，建立了一个小风洞来测量气流吹到板上所产生的升力，还制造出三架滑翔机，进行上千次飞行试验，每次都详细记录升力、阻力和速度，并对纵向和横向操纵性进行反复修改完善。之后，他们设计制造出了一台功率为12马力、质量为77.2kg的活塞式汽油发动机，装在了第三台滑翔机上，用于驱动两副推进式螺旋桨，这就是“飞行者”1号。1903年12月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了首次试飞，飞行距离36m，留空时间12s，随着操纵技术的不断熟练，到最后一次由哥哥威尔伯·莱特飞行时，飞行距离达260m，留空时间59s。这是人类史上第一次持续而有控制的动力飞行，它使人类渴望飞向天空的梦想变为事实，开创了人类现代航空的新纪元。6、战斗机是如何分代的？各代战斗机的典型技术特征是什么？1947年10月14日，美国X-1研究机首次突破了“声障”。随后出现了第一代超声速战斗机，典型机种有美国的F-86和苏联的米格-15、米格-19。其主要特征是高亚声速或低超声速、后掠翼、装带加力燃烧室的涡喷发动机、带航炮和火箭弹，后期装备第一代空空导弹和机载雷达。20世纪50年代末和60年代初，一批两倍声速的战斗机相继出现，它们后来被称为第二代战斗机，代表机型有美国的F-104、F-4、F-5，苏联的米格-21、米格-23、米格-25、苏-17，法国的“幻影Ⅲ”等。第二代战斗机于20世纪60年代装备部队，普遍采用大推力新涡喷发动机、单脉冲雷达或单脉冲加连续波雷达，以航炮和第二代空空导弹为主要武器，最大平飞速度为M2一级，推重比较高，中、高空飞行性能比较好。20世纪70年代开始，随着主动控制技术和推重比8一级的涡轮风扇发动机的应用，出现了具备高机动性的第三代战机，如美国的F-15、F-16、F-18战斗机，苏联的米格-29、苏-27战斗机，法国的“幻影2000”等。第三代战斗机一般采用边条翼、前缘襟翼、翼身融合等先进气动布局及电传操纵和主动控制技术，装涡轮风扇发动机，具有高的亚声速机动性，配备多管速射航炮和先进的中距和近距格斗导弹，一般装有脉冲多普勒雷达和全天候火控系统，最大飞行速度高度与第二代相近，中低空亚声速和跨声速机动性突出，并具有超视距作战和下视下射能力。隐身飞机出现于20世纪80年代，第一个实用型号是美国的F-117战斗轰炸机。随着隐身技术的成熟，美国的B-2隐身轰炸机和F-22隐身战斗机在20世纪90年代研制成功。伴随着推重比10一级的涡扇发动机和先进综合航空电子系统的应用，使具有隐身能力、超声速巡航、过失速机动和超市距攻击能力的F-22战斗机成为第四代战斗机的典型代表。7、新中国成立以来，我国的航空工业取得了哪些重大成就？新中国自行设计和制造的第一种飞机是歼教-1，于1958年7月26日成功首飞。它也是我国自行设计和制造的第一种喷气式飞机，是我国沈阳飞机制造厂研制的亚声速喷气式中级教练机。歼教-1飞机在总体设计方案中多处体现了创新的特点。该机打破了米格歼击机的传统框框，才用了两侧进气、全金属、前三点起落架、双座、后掠翼的总体方案。其中抛弃米格机头进气布局、采用两侧进气布局，对后俩国产歼击机、强击机的发展有着重要意义。我国制造的第一架喷气式战斗机是歼-5型飞机，歼-5于1956年7月19日首次试飞，同年投入批生产并交付部队正式服役。歼-5作为我国第一代喷气式战斗机装备我国空军之后，立即成为国之利器，战绩辉煌。更为传奇的一幕发生在1965年4月9日，美国海军的四架携带空空导弹、具有两倍以上声速的F-4B战斗机从航空母舰上起飞，入侵我海南岛上空，我军由四架歼-5迎战。在17min的空战中，美机共发射7枚“麻雀-Ⅲ”导弹，歼-5凭借转弯半径小、机动性强，无一损伤。美军的“麻雀-Ⅲ”导弹却自摆乌龙击落自家的三号飞机。另外三架在返航时又有两架坠毁，最后仅有一架生还。歼-6型战斗机是我国自主生产第一代超声速战斗机，于1958年12月17日首飞，1960年投入批生产，1964年交付中国空军使用。通过歼-6飞机的研制、交付和使用，中国的航空工业掌握了超声速战斗机的一整套制造技术和管理经验。我国的第二代超声速战斗机是歼-7和歼-8系列。歼-7型战斗机是我国研制成功的第一种高空高速战斗机，在飞机性能、飞行品质、救生系统武器系统、武器系统、机载电子设备和发动机方面都比歼-6有明显的改进和提高。歼-8型战斗机是我国空军和海军航空兵目前装备规模最大的战斗机之一。该机依靠本身所具有的飞行性能好、轻小灵活、成本低、效率高和使用维护简单等技术特点，在我国海空军战斗机装备系统中一直占据着相当重要的位置。我国第三代超声速战斗机是歼-10和歼-11系列。歼-10型战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机，第一种真正兼有空优对地双重作战能力的国产战机，它是一种单发、轻型、超声速、全天候、采用鸭式布局的多用途的战斗机。歼-11型战斗机是中国在引进俄罗斯苏-27SK后发展的第三代重型战斗机。是我国现代空军主力装备的单座、双发、全天候、空中优势的重型战斗机。歼-11具有良好的气动外形、极佳的空中机动能力和强大的中、远距打击能力，装备性能先进的机载电子设备和武器系统，能够在极为恶劣的气象条件下全天候作战。歼-15型战机是一种双发、重型、舰载战斗机，是中国的第四代战斗机。歼-15是在歼-11B的基础上研制而成的国产战机，装配鸭翼、折叠式机翼，机尾装有着舰尾钩等。歼-20型战斗机是中国自行设计研制的一种双发、重型、隐身战斗机，是中国的第五代战斗机，采用单座、双发、全动双垂尾、可调DSI进气道、上反鸭翼带尖拱边条的鸭式气动布局。歼-31型战斗机是中国自行设计研制的一种双发、中型、隐身战斗机，是中国的第五代战斗机，采用单座、双发、固定双斜垂尾、无鸭翼、蚌式进气道的气动布局。歼-31于2012年10月31日上午10时32分成功首飞。它的成功首飞使中国成为世界第二个同时试飞两种五代机原型机的国家，此前，只有美国同时研制了F-22和F-35两种五代机。第2章空气动力学基础1.地球大气按什么划分？分为哪些层？各层主要有什么特点？按离地面沿铅垂高度，自下而上划分为。(1)对流层特点：是最接近地表的一层，气温随高度的升高而降低。天气气象复杂多变，对飞行有重要的影响。(2)平流层特点：在对流层的上面，基本无对流，不存在云雾雨雪复杂天气。(3)中间层特点：随高度继续增加气温下降，质量占整个大气的三千分之一。(4)热层特点：还称为热层或暖层，此层大气随高度升高上升，同时因短波辐射空气分子分解成离子(5)外层特点：还称为逃逸层，大气极其稀薄，高真空环境状态。2.什么是国际标准大气？它的意义何在？为了提供大气压力和温度的通用参照标准，国际标准化组织规定了国际标准大气（ISA），作为某些飞行仪表和飞机大部分性能数据的参照基础。3.气体的状态参数有哪些?当为完全气体时，压强、温度和密度满足什么关系式？（1）压强（2）温度（3）密度关系式：P=ρRT4.什么是气流的粘性？气流粘性随温度如何变化？水和空气哪个粘性大?将流体微团具有的抵抗性其相邻层之间产生相对滑移的性质，称为流体的粘性或者粘滞性。温度升高，气体的粘性系数升高，气流粘性增大。水的粘性大。5.按马赫数的大小，气流速度范围一般是如何划分的？当气体与物体之间的相对速流小于当地声速时，Ma1,这种相对流动称为压声速气流。当相对流速大于当地声速，Ma1，称其为超声速气流；当物体上一部分区域的相对气流Ma1而其余部分的流动Ma1时，物体上的某个点或线必定存在有Ma=1,那么这种既有压声速又有超声速的混合流动，当气体与物体之间的相对流速Ma5时，这种相对流动称为高超声速气流。6.什么是力学的相对性原理？应用它意义何在？根据理论学可知，在一切惯性系统中，力学规律都是相等的或等效的，这就是力学相对性原理。飞行器缩比模型在地面风动设备中进行测力实验，由此判断真实飞机在大气中匀速直航时的升力和阻力等，这正是基于力学的相对性原理。7.什么是流体的质量连续性定理？其物理含义是什么？依据质量守恒定理，流管中任意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。8.什么是流体的伯努利方程？其代表的物理意义是什么？P+1/2Ρv^2=P*=常数流管中流体压强随流速的变化的关系。10.简述低速气流在管道中的流动特点。当气体由大到小截面时，速度增大压强降低；当气体由小到大截面时，速度减小压强升高。11.拉瓦尔喷管是什么形状？气流在其内的流动特点是什么?先收缩后扩张的管道形状。喷管上下游在一定压强差的作用下，压声速气流左侧流入喷管，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，马赫数不断增大；在喉道处，气流加速到当地声速；在喉道右半部扩张段内，沿流程因管道截面不断增大，气流不断地进行加速，成为超声波气流。12.风洞实验有何作用？为保证缩比模型风洞实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？风洞是一个人工可控的气流的流动俑道，将飞行器模型或实物放在通道内，让气流吹过静止的模型，即可测量获得气流对物体的作用力。三方面相似：（1）几何相似（2）运动相似（3）动力相似13.什么是雷诺数？他的物理含义是什么？表示流体的惯性力与粘性剪切力之比，用它可以表示粘性摩擦阻力在模型与真飞机的总阻力中所占比例的大小。14．超生速气流通过正激波后，其流动参数分别是如何变化的？它的速度锐减、压强、温度和密度剧烈升高，波后气流流向不变。15.什么是临街马赫数？简述提高临街马赫数的意义和方法。来流速度以小于声速流向机翼，称此时相应的马赫数为其临界马赫数。方法：局部激波出现明显后移意义：使跨声速时的气动力特征比较平缓。16.什么是局部激波？当飞机的飞行速度达到一定