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编辑推荐

本书是主要飞机机械和电器维修人员（ME），从事涡轮发动机飞机维护和参加ME-TA执照考试制定参考教材，本书图文并茂、通俗易懂，非常适合机械专业人员或其他人员学习飞机的结构和机械系统。

内容简介

本书为民用航空器维修系列教材(第2版)之一，主要内容为涡轮发动机飞机结构和机械系统，包括： 飞机结构、液压系统、燃油系统、起落架系统、飞行操纵系统、空调系统和设备/设施与水系统。
本书可作为CCAR��147部维修培训机构的培训教材或参考教材，也适合于具有一定基础的航空机械专业维修人员自学。

作者简介

张铁纯，硕士，副教授，毕业于皇家墨尔本理工大学，1995年至今在中国民航大学工作，主编出版了《航空器机械附件修理》、《涡轮发动机飞机结构与系统》（*版）等教材。

内页插图

目录

第1章飞机结构
1.1飞机结构的基本概念
1.1.1飞机外载荷及飞机结构承载能力
1.1.2飞机结构适航性要求和结构分类
1.1.3飞机结构受力分析的基本概念
1.1.4飞机结构基本元件、结构件及受力特点
1.1.5飞机复合材料结构件
1.1.6飞机结构疲劳设计
1.1.7飞机结构连接技术
1.1.8飞机机体站位编号和飞机机体区域的划分
1.1.9飞机机体校装和对称性检查
1.2飞机结构
1.2.1机翼结构
1.2.2机身结构
1.2.3飞机尾翼
1.2.4飞机结构装配
第2章液压系统
2.1概述
2.1.1液压传动原理
2.1.2液压系统的组成
2.1.3液压传动的优点和缺点
2.2液压油
2.2.1液压油指标要求
2.2.2常见液压油
2.2.3液压油使用注意事项
2.3液压泵
2.3.1液压泵的基本工作原理
2.3.2液压泵性能参数
2.3.3液压泵的类型
2.3.4液压泵的压力控制
2.4液压控制元件
2.4.1概述
2.4.2方向控制元件
2.4.3压力控制元件
2.4.4流量控制元件
2.5液压执行元件
2.5.1作动筒的工作原理
2.5.2作动筒的类型
2.5.3作动筒辅助装置
2.6液压辅助元件
2.6.1液压油箱
2.6.2液压油滤
2.6.3蓄压器
2.6.4密封
2.6.5散热器
2.7飞机液压源系统
2.7.1现代飞机液压源系统的组成
2.7.2液压泵的特点
2.7.3压力分配
2.7.4指示系统
2.7.5系统勤务
第3章燃油系统
3.1燃油系统概述
3.1.1燃油系统的功用
3.1.2燃油系统的特点和对燃油系统的要求
3.2油箱及通气系统
3.2.1油箱类型和布局
3.2.2油箱通气系统
3.2.3燃油箱抑爆系统
3.3加油/抽油系统
3.3.1概述
3.3.2重力加油
3.3.3压力加油
3.4供油系统
3.4.1抽吸供油
3.4.2动力供油
3.4.3动力供油主要附件
3.4.4燃油传输及抽油
3.4.5应急放油系统
3.5燃油指示/警告系统
3.5.1油量指示系统
3.5.2低压警告
3.5.3温度指示
3.6燃油系统维护
3.6.1油箱腐蚀处理与预防
3.6.2油箱渗漏处理
3.6.3管路系统维护
第4章起落架系统
4.1起落架概述
4.1.1起落架配置型式
4.1.2起落架结构型式
4.1.3轮式滑行装置
4.2减震系统
4.2.1减震原理
4.2.2减震器的发展
4.2.3单气室油气式减震器
4.2.4双气室油气式减震器
4.2.5典型油气式减震支柱的构造
4.2.6油气式减震器维护
4.3收放系统
4.3.1起落架收放概述
4.3.2起落架锁机构
4.3.3收放系统的工作原理
4.3.4指示和警告系统
4.3.5应急放下系统
4.3.6地面防收安全措施
4.3.7起落架收放系统维护
4.4转弯系统
4.4.1前轮稳定距
4.4.2飞机转弯操纵
4.4.3自动定中机构
4.5机轮和刹车系统
4.5.1轮毂
4.5.2航空轮胎
4.5.3机轮装配
4.5.4机轮维护
4.5.5刹车装置
4.5.6液压刹车系统
第5章飞行操纵系统
5.1操纵系统概述
5.1.1操纵系统的定义及分类
5.1.2对操纵系统的要求
5.1.3飞机飞行操纵系统的发展
5.2中央操纵机构
5.2.1手操纵机构
5.2.2脚操纵机构
5.3传动系统
5.3.1机械传动机构
5.3.2电传操纵系统
5.4舵面驱动装置
5.4.1液压驱动装置
5.4.2电静液驱动
5.4.3电力驱动
5.5典型飞机操纵系统
5.5.1主飞行操纵与辅助操纵系统的区别
5.5.2主操纵系统
5.5.3辅助操纵系统
5.6飞行操纵警告系统
5.6.1起飞警告系统
5.6.2失速警告系统
5.7飞行操纵系统的维护
5.7.1防止系统摩擦力过大
5.7.2防止系统间隙过大
5.7.3保持钢索张力正常
5.7.4操纵系统的调整
5.7.5测量舵面位移的工具
第6章空调系统
6.1空调系统概述
6.1.1大气物理特性及高空环境对人体生理的影响
6.1.2空调系统的提出
6.2空调气源系统
6.2.1气源系统概述
6.2.2气源系统调节与控制
6.3温度控制系统
6.3.1座舱温控原理
6.3.2蒸发循环制冷
6.3.3空气循环制冷
6.4空气分配系统
6.4.1分配系统组成
6.4.2再循环设备
6.4.3座舱局部加温
6.5座舱压力控制系统
6.5.1座舱增压原理及座舱压力制度
6.5.2座舱压力控制系统
6.5.3座舱增压系统维护
6.6货舱加温及设备冷却
6.6.1货舱加温
6.6.2电子设备舱的冷却
第7章设备/设施与水系统
7.1机舱设备/设施
7.1.1正常设备/设施
7.1.2应急设备/设施
7.2水/污水系统
7.2.1饮用水系统
7.2.2污水系统
附录缩略语列表
参考文献

精彩书摘

第1章飞机结构
1.1飞机结构的基本概念
1.1.1飞机外载荷及飞机结构承载能力
飞机在飞行或起飞、着陆、地面运动时，其他物体对飞机的作用力和力矩称为飞机外载荷。如飞机重力、气动载荷、发动机推力、地面作用力等。飞机外载荷是对飞机结构进行受力分析的重要依据，对使用中飞机所承受外载荷的种种限制，表征了飞机结构的承载能力。
1. 飞机外载荷
1) 飞机外载荷分类
飞机外载荷按其作用形式可分为集中载荷和分布载荷。
(1) 集中载荷： 载荷集中作用在结构上的某一部位。比如，通过接头作用在机翼结构上的发动机载荷、起落架载荷等。
(2) 分布载荷： 载荷分布作用在结构的某一区域内。比如，作用在机体表面的气动载荷等。
飞机外载荷按其作用性质可分为静载荷和动载荷。
(1) 静载荷： 载荷逐渐加到飞机结构上，或者载荷加到结构上以后，它的大小和方向不变或变化很小，这种载荷叫静载荷。比如，飞机停放时起落架承受的载荷。
(2) 动载荷： 载荷突然加到飞机结构上，或者载荷加到结构上以后，它的大小或方向有着明显变化，这种载荷叫动载荷。比如，飞机着陆时起落架受到的地面撞击力； 飞机飞行中突风造成机翼受到变化的升力等。
飞机外载荷按飞机所处状态又可分为飞行载荷和地面载荷。
(1) 飞行载荷： 飞行时，作用在飞机上的外载荷。
(2) 地面载荷： 起飞、着陆、地面运动时，作用在飞机上的外载荷。
2) 飞行中飞机的外载荷及过载
(1) 飞行中飞机的外载荷
研究飞机承受载荷情况选取的机体坐标OXtYtZt是与机体固连并与机体一起运动的坐标系。它的原点O位于全机重心处，OXt轴称为纵轴，在机身对称面内，平行机身轴线，指向机头； OYt轴称为立轴(竖轴)，在机身对称面内，垂直OXt轴，指向座舱上方； OZt轴称为横轴，垂直OXtYt平面(机体对称面)，指向右机翼，见图1.1��1。
飞行中，作用在飞机上的外载荷有飞机重力、空气动力和发动机推力以及由此产生的力矩。飞机重力W作用在机体重心O上，铅垂向下； 发动机推力沿飞行方向纵轴OXt，向前； 空气动力有气动升力L、气动阻力D和侧向力Z。升力L垂直飞行方向OXt轴，沿立轴OYt方向，向上； 阻力D沿飞行方向OXt轴，向后； 侧向力Z沿横轴OZt方向，指向右。将作用在机体上的外载荷向机体坐标系原点O简化，得到作用在原点O处的共点力系，并得到绕三个坐标轴的力矩MX、MY和MZ,如图1.1��1所示。
图1.1��1飞机机体坐标系和外载荷向机体坐标系原点简化
当外载荷形成平衡力系时，满足平衡方程组(1.1��1)，飞机进行的是匀速直线运动，也就是定常飞行； 当外载荷不能形成平衡力系时，飞机进行的是变速运动，也就是非定常飞行。
∑X=0，∑MX=0
∑Y=0，∑MY=0
∑Z=0，∑MZ=0(1.1��1)
(2) 过载(载荷系数)
① 过载的定义和物理意义
过载用于表征飞行中作用在机体上外载荷的大小和方向。作用在飞机上的外载荷可分为质量力和表面力两大类。质量力是由飞机质量引起的惯性力(如重力)； 表面力包括作用在机体表面的气动力、发动机推力。
过载的定义： 作用在机体坐标系某方向表面力的合力与飞机重量之比称为飞机在该方向的过载(也称为载荷系数)。飞机的过载用字母n 表示，按照图1.1��1给出的机体坐标系，过载分为沿纵轴过载nx、沿立轴过载ny和沿横轴过载nz，由此可得
nx=(P-D)/W
ny=L/W
nz=Z/W(1.1��2)
在飞行中变化比较大，对飞机结构强度影响*大的过载是ny。在X方向除了飞机加速或制动减速瞬时过载较大外，其他情况nx都比较小。在Z方向除了飞机侧滑受侧风影响外，其他情况很少产生侧向过载nz。所以一般说“飞机过载”就是指ny。
飞机过载是代数值，不但有大小而且有正负。过载ny的大小表示升力是飞机重量的几倍； 正负表示升力的方向。比如，ny=3，表示飞机升力是飞机重量的3倍，正号表示升力指向Y轴的正方向； ny=-0.5，表示飞机升力是飞机重量的0.5倍，负号表示升力指向Y轴的负方向。
飞机过载按其产生的原因可分为机动过载和突风过载。随着飞机机动飞行而产生的过载称为机动过载； 由于突风作用，飞机气动力大小变化而产生的过载称为突风过载。
② 飞机水平匀速飞行时的过载
如图1.1��2所示，当飞机在某一高度上作水平匀速直线飞行时，作用在飞机上的外载荷有飞机重力W、气动升力L0、气动阻力D0和发动机推力P0。将外载荷向机体坐标系(OXtYtZt)原点(全机重心)简化，得到作用在重心处的共点力系和抬头力矩MA、低头力矩MB。因为作用在飞机上的载荷左右对称，所以侧向力Z、力矩My和Mz为零。
图1.1��2飞机水平匀速飞行时的外载荷
飞机进行的水平匀速直线飞行就是一种定常飞行状态，这些外载荷必须满足平衡方程(1.1��1)。因为侧向力Z、力矩My和Mz自然为零，所以
∑X=0，P0=D0
∑Y=0，L0=W
∑MZ=0，MA=MB(1.1��3)
在此飞行状态下，飞机的过载为： nx=P0-D0=0，ny=L0/W=1，nz=Z/W=0。
如果外载荷不满足平衡方程组(1.1��3)，飞机就会做变速运动，速度的大小或方向会发生变化，改变原来的飞行状态。比如： P>D，飞机会加速飞行； L>W，飞机会产生向上的曲线飞行； MA≠MB，飞机会抬头或低头，产生绕机体横轴Zt转动的角加速度等。
图1.1��3水平盘旋机动过载
③ 机动过载
飞机作机动飞行时，ny会发生较大的变化。机动过载可分解为垂直方向机动过载和水平方向机动过载。垂直机动过载出现在以下情况： 当驾驶员猛推杆使飞机以较大速度、较小的半径进入俯冲时，ny可能为较大的负值； 当将飞机从俯冲状态拉起时，ny为较大的正值。
水平机动过载出现在飞机水平盘旋情况，如图1.1��3所示。当飞机以滚转角β水平盘旋时，升力在水平方向的分力为飞机转弯提供向心力，Na为惯性力； 而在垂直方向的分力与飞机重量平衡，L×cosβ=W。所以ny=L/W=1/cosβ。滚转角越大，过载值越大，当β=30°时，ny=1.15； β=60°时，ny=2。
④ 突风过载
大气中，空气对流造成的不稳定气流称为突风。从飞机前方或后方吹来，与飞机飞行方向平行的突风叫水平突风； 从飞机上方或下方吹来，与飞机飞行方向垂直的突风叫垂直突风。突风会改变气流相对飞机运动速度的大小和方向，从而改变飞机升力的大小。由于突风作用，飞机升力大小的变化用突风过载来表示。
对飞机结构受力影响比较大的是垂直突风。垂直突风主要是改变气流相对飞机运动速度的方向(图1.1��4)，从而产生较大的突风过载ny。飞行中，遇到较强烈的垂直向上的突风，会产生较大的正过载增量； 遇到较强烈的垂直向下的突风，会产生较大的负过载增量。
图1.1��4垂直突风造成的突风过载
⑤ 部件过载
前面在研究飞机过载时，根据作用在飞机重心处升力L和飞机飞行重量W之比得出过载ny值。这个过载被称为飞机重心过载，也就是全机过载。知道了全机过载ny，就可以知道全机升力的大小和方向。有时为了研究飞机结构的受力，只知道全机过载是不够的，还应该了解部件过载。部件过载等于全机过载和附加过载的代数和。
ny部件=ny±Δny(1.1��4)
当飞机作平直飞行或水平上升、下降时，飞机各部位的加速度与飞机重心处的加速度相同，此时，附加过载Δny=0,部件过载等于全机过载。当飞机运动有绕重心转动的角加速度时，飞机各部位运动的加速度与飞机重心处运动的加速度不同，此时，附加过载Δny≠0,部件过载也就和全机过载不相同。
图1.1��5所示为飞机以角加速度εz抬头转动时，沿机体纵轴部件过载的分布图。抬头角加速度εz导致飞机重心以外各部件相对重心有附加的加速度εz×X部件，产生附加过载Δny=εz×X部件/g，这时部件的过载就等于
ny部件=ny+Δny=ny+εz×X部件/g(1.1��5)
式中，εz——飞机绕机体横轴转动的角加速度；
X部件——部件沿机体纵轴部件到飞机重心的距离；
g——重力加速度。
图1.1��5部件过载沿飞机纵轴的变化规律
(a) 全机过载； (b) 附加过载； (c) 部件过载
部件的附加过载和飞机转动角加速度及部件沿纵向到飞机重心的距离成正比。对同一架飞机来说，飞机各部位的转动角加速度是相同的，所以，距离飞机重心越远，附加过载就越大，附加过载沿机体纵轴呈线性分布(见图1.1��5(b))。当飞机抬头转动时，重心前各部件的附加加速度向上，产生的附加过载Δny为正值； 重心后各部件的附加加速度向下，产生的附加过载Δny为负值，*后，全机过载与部件附加过载代数相加得到部件过载，如图1.1��5(c)所示。
当飞机以角加速度εx绕机体纵轴向右转动时，得出飞机部件过载分布如图1.1��6所示。
图1.1��6部件过载沿飞机横轴的变化规律
(a) 全机过载； (b) 附加过载； (c) 部件过载
知道了飞机的部件过载就可以得出整个机体上质量力的分布情况和飞机上各部件(起落架、发动机等)的安装吊架、接头、紧固件等承受的载荷，以便对它们进行受力分析。当飞机转动角加速度过大时，距离飞机重心比较远的部件承受的过载要比全机过载大很多，往往会造成这些部件安装接头、紧固件的损坏。
3) 起飞、着陆、地面运动时，作用在飞机上的外载荷和起落架载荷系数
起飞、着陆、地面运动时，作用在飞机上的外载荷除了空气动力、飞机重力、发动机推力外，还有地面对飞机的作用力，即地面载荷。
地面对飞机的作用力通过地面与起落架机轮接触点作用在起落架上，然后通过起落架结构件和起落架与机体结构连接接头传递到机体结构上。这是飞机在地面上承受的主要载荷。为了便于研究，将地面作用在起落架上的外载荷分为垂直载荷、水平载荷和侧向载荷，如图1.1��7所示。
图1.1��7作用在飞机上的地面载荷
Py—垂直于地面的载荷； Px—平行地面并垂直轮轴的载荷； Pz—平行地面并垂直机轮平面的载荷
(1) 垂直载荷
飞机着陆时，运动速度的垂直分量V下沉受到地面约束后在很短的时间内减小为零，起落架将承受较大的垂直载荷的作用。此时，飞机承受到前、主起落架传来的垂直载荷Py前、Py主，其大小取决于飞机着陆重量、接地时V下沉数值和起落架减震器对地面撞击能的吸收特性。V下沉又和飞机着陆时的飞行速度及飞机下滑轨迹与地面的夹角(接地角)有关。
为了保证飞机着陆安全，中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》(以下简称CCAR��25部)规定了飞机着陆接地时速度水平分量、垂直分量、着陆重量的范围。如果飞机着陆时的着陆重量、飞行速度或接地角超出允许范围，都会使起落架承受过大的垂直载荷(重着陆)，从而损伤起落架和机体结构。遭遇重着陆后，应对起落架和相关机体结构进行检查。
如果起落架油�财�式减震支柱内充气压力或油液灌充量不正确，会使起落架减震性能过软或过硬，也会造成飞机着陆时，起落架承受过大的垂直载荷，从而损伤起落架和机体结构。
(2) 水平载荷
飞机着陆瞬间，由于机轮惯性造成机轮静止触地，机轮与地面之间产生摩擦力使机轮开始转动并逐渐加速。这种使机轮由静止开始转动并加速到规定地面速度所需要的水平载荷叫机轮起旋载荷，是起落架受到的一种较大的水平载荷。飞机实施刹车时，机轮与跑道之间的摩擦滚动阻力接近轮胎与跑道的结合力，也是起落架受到的一种较大的水平载荷。
(3) 侧向载荷
当飞机着陆接地或在地面滑行运动时，如果相对地面有侧向运动趋势，在机轮和地面之间必然会产生摩擦力，这个摩擦力平行地面并垂直于机轮平面，是起落架承受的侧向载荷。比如，当飞机带侧滑着陆时，飞机侧面迎风面积上产生的侧向气动载荷，使飞机相对地面产生与侧滑方向相反的侧向运动趋势。飞机着陆瞬间，此运动趋势被机轮与地面之间产生的摩擦力制止，这个摩擦力就是飞机在带侧滑着陆时起落架承受的侧向载荷。
当起落架受到比较大的侧向载荷作用时，侧向载荷会对机体重心产生横滚力矩，从而使左右主起落架受力不平衡。侧滑外侧或滑行转弯外侧的主起落架比内侧主起落架承受的垂直载荷和水平载荷大。图1.1��8所示为飞机带右侧滑着陆或大速度滑行右转弯时，作用在飞机上的地面载荷。
图1.1��8飞机带右侧滑着陆或大速度滑行向右转弯
N—惯性力
从图中可以看到，地面作用在前起落架和主起落架上的侧向载荷指向机体的右侧，作用在机体重心的惯性力指向机体的左侧，两者形成使机体向左横滚的力矩，从而使左主起落架(外侧)承载情况比右主起落架(内侧)严重。
2. 飞机结构的承载能力
飞机结构的承载能力表现在对飞机的使用限制、飞机结构承载余量和对飞机结构的刚度要求。
1) 飞机的使用限制
(1) 限制过载——结构总体受力限制
为保证飞机飞行安全，首先要保证在飞行中飞机承受的过载应在ny使用*大(正限制过载)和ny使用*小(负限制过载)之间，即
ny使用*小≤ny≤ny使用*大(1.1��6)
ny使用*大、ny使用*小分别是飞机飞行中预期出现的*大过载和*小过载，也称为限制过载。
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