安阳市通用航空发展中心
教育
民航百科空中交通之音障——难以跨越的“墙”
2023-09-27
在飞机提速的过程中,又一种现象被发现了。实践中驾驶员注意到每当飞行速度增大到800千米/小时以上时,飞机就像撞上一堵无形的墙,速度就再也提不上去。这种特殊现象就是音障。声音的速度为什么和飞行速度有关联?学过物理的人都知道声音是靠空气分子振动产生的波来传播的。如果一架飞机以低于音速的速度飞行时,由它所引起的空气分子的振动,也就是声音以一个分子推动下一个分子的方式,以音速向四面八方形成层层波动传播。当飞机到来时,飞机前方的空气分子已处于运动状态,飞机就很容易从其中穿过。但如果飞机的飞行速度和声音的速度一样的话,那么位于飞机前方的空气分子都处于静止状态。飞机到来时,这些空气分子被迫移动,可这些分子前方的分子同样也是静止的,于是飞机前方的空气就被一层又一层地压缩到一起,形成一堵无形的墙。此处空气密度增大,压力也大,温度也增高,在航空术语中称其为激波。飞机如想冲破这堵墙必须耗费成倍的能量,飞机机身所使用的材料也必须更加结实和耐热,否则飞机结构就可能遭到破坏。音速随着高度和温度的不同而变化。近地面的音速高,在高空中音速低,在温度为l5℃的海平面上的音速为l227千米/小时,而在万米高空,音速只有1080千米/小时。飞机研制者们还发现当飞机飞行速度接近800千米/小时的时候,虽然此时的速度远低于音速,但活塞式飞机的螺旋桨会先折断,机翼也会因为抵抗不了巨大的阻力而折断。经过研究发现原来这仍然是激波在作怪。螺旋桨在正在飞行中的飞机上旋转,虽然飞机的飞行速度并未达到音速,可是在螺旋桨上运动最快的桨尖部分,它的运动速度是飞机飞行速度与旋转产生的速度之和,它已经超过了音速。于是在桨尖上就产生了激波,被称为局部激波。在局部激波产生的部位就会受到巨大的阻力,这就可以解释螺旋桨为什么会在这种情况下断裂。对于机翼情况也是一样的。机翼上表面气流流动的速度比其他部分气流的流动速度快,当飞机飞行时,尽管其他部分尚未达到音速,可是机翼上部却已达到了音速。由于阻力迅速增加,机翼就受到严重损坏甚至完全折断。现实提出了挑战,如果不能有效地解决局部激波,飞机的飞行速度甚至连800千米/小时也达不到。用喷气发动机去掉了螺旋桨,解决了它所带来的问题;把机翼改进为后掠翼,使在机翼上表面垂直于机翼方向的空气流速降低了,局部激波发生的时间被推迟了,解决了机翼产生激波的问题。喷气飞机的飞行速度提高到1000千米/小时,活塞式发动机的飞机速度则超不过600千米/小时。来源:中国民航局
民航百科空中交通之喷气式发动机的原理和构造
2023-09-26
喷气式发动机产生推力的原理与螺旋桨不一样,但也有相似之外。喷气发动机是从内部把气体不断排向后方,利用气体的反作用力产生推力。与螺旋桨最大的不同是飞机上的喷气发动机不是把外面的空气向后排去而是将外部空气吸入内部以后,再由内向外将这些气体排出。由此而产生的效果与前者是完全一样的。在生活中也可见到类似的例子:如一只气球,封口突然漏了,气球会快速飞出去;海水中的墨斗鱼,肚子里装满了液体,遇到紧急情况,它迅速排出这些液体,就能闪电般地逃离险境。用什么办法才能把气体源源不断地吸入到发动机内部,加热使其膨胀后再快速向后喷放出来?这是摆在科学家面前的一道技术难题。现在飞机上安装的喷气发动机都包括有压气机和涡轮,所以又叫做涡轮喷气发动机。它的外形是长筒状。最前面的一段是进气道。紧挨着的是压气机,这是一组带有叶片的圆盘,每一个圆盘叫一级,一个压气机可以有5~17级。圆盘转起来后,每一级就是一个风扇可以把空气向后面的一级压去。空气被吸入后,每向后吹一级就被压缩一次。越往后吹,空气被压缩的程度就越高,直到被送入后面的燃烧室。燃烧室是由一个环状的筒子或是一些环状排列的管道,与其中持续闪着火花的点火嘴组成。空气和燃油在此混合后被点火嘴点燃并且迅速膨胀,这种高温气体以极快的速度向后冲出。后边就是涡轮,它也是一组带有叶片的圆盘,可以有1级到多级,它从高速气流中获得转动所需的能量,然后快速转动起来。涡轮轴穿过环状燃烧室与压气机相连,它带着压气机转动。高压气体通过涡轮后经尾喷管以高速向后排出,由它产生的反作用力变成向前的推力。喷气发动机与活塞式发动机相比,它不仅不需要用螺旋桨产生推力,也不需要封闭的气缸和活塞。它只是一个把燃油和空气混合并且使其燃烧的筒子。涡轮的作用是用来带动压气机旋转。由于省掉了螺旋桨和气缸等一批部件,喷气式飞机的重量就比老式飞机减轻了许多,这就为飞机提速创造了一个很重要的条件。来源:中国民航局
民航百科空中交通之飞机不停歇,提高利用率
2023-09-25
旅客和货物都到了地面以后,这架飞机又开始了新一轮的飞行准备,上水、加油等等工作又在紧张地进行。飞机仅仅停留40分钟到1个小时左右以后,另一个全新的机组开始执行新的航班任务。先前的机组人员则被安排去休息了。飞机要尽量提高使用率,也就是必须多飞。对于航空公司来说只有多飞,它才能多赚钱。飞机每天的飞行小时数叫做飞机日利用率。它是航空公司经营水平的一项重要指标。中短程飞机由于起降较多,在中途机场停留占用了一些时间,一般平均日利用率在6小时以上,远程飞机可达到11—12小时。飞机每天在空中飞行的时间比较长,但驾驶员不可能长时间持续工作,因为驾驶飞机很不容易,不仅要求他们精神高度集中,不能出半点差错,而且体力消耗也很大。各国民航当局都对驾驶员的飞行时间做出了严格的规定。现在被普遍采用的规定为:驾驶员连续飞行时间不得超过4小时;每月累计飞行时间不得超过100小时。用此规定来防止疲劳驾驶。不少国家都把这一规定视同法律,违规者要受到法律制裁。所以航程在4个小时以上的航班,飞机上都要配备2个以上的机组。人歇马不歇,飞机可以长时间在天上飞,但驾驶员却每4小时就得换一班。通过随一位机长做一次航班的旅行,我想读者可以大致了解一家航空公司的具体运作情况,每一次航班有多少人在为它服务,又有多少个衔接紧密的工作环节,而且每一环都必须严格认真,不能有半点疏漏。民航运输业经过近百年的实践发展,已经建立起一套完整严格的管理机构和制度,培养出大量的人才在各个部门从事技术和管理工作。有了他们高超的技术和敬业的工作精神,民航才能以很快的速度发展为世界经济的重要组成部分,航空运输才能成为当今世界上最安全的运输方式。来源:中国民航局
民航百科空中交通之喷气式飞机的出现
2023-09-24
从飞机问世直到20世纪40年代初期,所有飞机无一例外都装备和使用活塞式发动机和螺旋桨,此后,当需要不断提高飞机的速度时,设计者们又面临着新的困难。他们发现当飞机速度提高到接近800千米/小时时,螺旋桨产生的推力不够用了,活塞式发动机的效率也降低了;如果试图用增加功率的办法增加动力,那么此时的活塞发动机就像当年的蒸汽机一样变得沉重不堪。历史上记载:为了创造飞行速度记录,有些勇敢的驾驶员奋不顾身地驾机从高空向下俯冲,多数试验者所驾的飞机不是螺旋桨折断了,就是飞机在空中解体,结局是机毁人亡。想在装有活塞式发动的飞机上提高飞行速度的梦想破灭了。后来经过科学家的苦苦探索,1937年德国和英国几乎同时发明了喷气式发动机。这种新型的发动机可以使飞机冲破以往的飞行速度极限。把它安装在飞机上,这种飞机就叫做喷气式飞机。来源:中国民航局
民航百科空中交通之精准、细致的着陆阶段
2023-09-23
飞机距离目的地机场半小时时,机组又开始忙碌起来,此时飞机准备进入下降阶段。按照规定程序或区域管制员的指示,飞机从航路上下降到4000米左右的高空,进入进近管制员的责任范围,飞机进入进近阶段。机长接通进近管制员的频道,管制员根据空中的交通状况可以让飞机等待或引导飞机对准跑道直接着陆。飞机继续降低高度。管制员用雷达把飞机引导到离跑道20千米左右的指定点上空,这时飞机的高度已经在1000米以下,进近阶段完成。于是飞机进入飞行关键的最后阶段——着陆阶段。飞机被移交给塔台管制员指挥,机长接通塔台管制员的频道请求着陆。如果管制员同意着陆,飞机就进入仪表着陆系统发出的无线电波束之中。机长调整飞机使它对准跑道中心线,飞机按照仪表着陆系统指示的空中下滑航道下降。机长操纵手柄放出襟翼、起落架,舱内立刻噪声大作。机长又加大油门使发动机的推力增加,以抵消放出起落架而增大的阻力。副驾驶读着检查单,完成着陆前的检查。飞机在400米左右的高度上断开自动驾驶仪由机长直接操纵。尽管自动驾驶仪有完成飞机着陆的功能,但影响飞机着陆的因素太多,为了安全起见,着陆阶段的飞机都是由机长亲自操纵的。驾驶员用目视对准跑道中心线,让飞机保持着最佳的下滑角度。飞机逐渐减慢速度,降低高度。副驾驶读着高度,机长右手扶在油门杆上用眼注视着跑道上的接地点。在飞机下降到决断高度之前,机长或管制员如果发现飞机的速度、下降角度或其他方面出现问题,机长可以立即加大油门使飞机重新又爬升上去。当飞机降低到飞行的决断高度以下之后,飞机就不能复飞了。飞机继续下降到离地高度l0米左右时,机长操纵机头抬起,使飞机机身改平,由下滑状态变为机头微仰的水平飞行。因为此时飞机的速度已经很低,飞机需要较大的迎角保持升力。此后速度继续减小到产生的升力小于飞机的重力,飞机飘落与地面平行接地。接地时主起落架先着地,然后前轮着地。在飞机前轮着地以后,机长启动反推装置,柔和地使用刹车,飞机就沿着跑道中心线慢慢停下来。塔台上的空中交通管制员把飞机移交给地面交通管制员去指挥,由他通知机长把飞机从跑道上的某个出口驶出驶入滑行道。至此,飞机的着陆阶段才算完毕。机长按照地面管制员告知的路线及手中的地图和地面上画出的标志,把飞机驶向机坪。如果机长不熟悉这个机场的情况或者走错了路线,他可以要求派车引路。塔台会派一辆引导车,在此车顶上装有漆着“Follow me”(跟我来)字样的牌子,由引导车将飞机导人机坪。在机坪上有机坪调度员双手举着一对圆形的指挥牌(夜间是发光的指挥棒)来指挥飞机。机长根据调度员的手势把飞机准确地停到停机位上。如果飞机要停靠登机廊桥,驾驶员就把机头对正方向驶入廊桥旁的停机位,驾驶员根据在廊桥边墙上的电子和光学显示器分毫不差地把飞机停到指定的位置,机舱门对准廊桥门。机舱门打开,旅客下飞机,货物被卸下,驾驶员们轻松了。一次航班任务顺利完成。来源:中国民航局
民航百科空中交通之航路上的空中交通管制
2023-09-22
离开进近管制区,飞机就飞人航路。航路上的空中交通管制叫做区域管制。它是由区域管制中心控制的,区域管制中心设在大城市附近,区域管制中心的管制员根据飞行计划,批准飞机进入它的管制区域,当飞机飞出它的管制区后,再把任务移交给相邻的管制区。一个管制区的范围很大,管制中心负责整个区域内航路和航线网的交通管理。它又可划分为高空管制区和中低空管制区。高空管制区提供对6000米以上的大范围运行的飞机的管制服务。我国已划分了21个高空管制区并建立了10个高空管制中心,还有若干个中低空管制区。区域管制员依靠空地通话、地面通信和远程雷达来确定飞机的位置,进而指挥调度飞机,保证飞机的飞行顺序和间隔。如果一个管制区内飞行任务特别繁忙,管制中心可以把空域分成几个扇区。每一位管制员只负责一定角度范围的扇形区内的航线上的飞行。来源:中国民航局
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