名师讲科技前沿系列–图解航空技术

《图解航空技术》由清华大学知名教授编写，采用图解形式，详细介绍了各类飞机和直升机的结构、动力、控制、通信、仪表等知识，同时，对于我国自主研发的C919大飞机进行了较为详细的解读。全书技术先进，可读性强，适宜航空爱好者参考。 

《图解航空技术》内容包括航空技术入门，航空力学基础、飞机机体构造, 发动机——推力和升力之源，航运安全系统高强轻质的飞机材料，显示飞机状态的航空仪表，直升机的原理与结构，我国的航空产业——自强不息、后来居上等9 章，涉及飞机与航空技术的各个方面。

针对航空技术的入门者、应用者、研究开发者等多方面的需求，本书参考了相关的资料，采用图文并茂的形式，简明扼要地介绍了飞机的工作原理、相关材料、制作工艺、新进展、新应用及发展前景等。

本书可供航空航天领域相关的材料、机械、通信、精密仪器等领域专业人士参考。

 

田民波，清华大学教授，博士生导师，长期从事材料学的教学预可研工作，在电子材料、封装技术、磁性材料、粉体材料等领域取得了原创性成就。已经和现承担的课题有：

(1)国 家级科学基金重大项目“高密度封装的应用基础研究”，

(2)国际合作项目“零收缩率LTCC研究”，

(3)“十五”军工预研项目“新型叠层LCCC-3D MCM封装技术研究”，

(4)“863”项目“银掺合型聚合物导体材料的研究和开发等。

 

第1章  航空技术入门

1.1  航空器是如何分类的                                                              2

1.2  如何实现空中飞行                                                                 
4

1.3  飞机的诞生                                                                             
6

1.4  飞机的构成                                                                              8

1.5  牛顿三大运动定律                                                                 
10

1.6  空气的质量、密度和压力                                                     
12

1.7  流动空气的动压和静压                                                          14

1.8  作为飞机飞行性能比较基准的“标准大气”                      16

1.9  英寸（in）和磅（lb）                                            18

书角茶桌  莱特兄弟的思维突破                                          20

 

第2章  航空力学基础

2.1  作用于飞机机体上的四个力                                      22

2.2  阻碍前进的力——阻力                                               
24

2.3  机翼与升力                                                         
26

2.4  升力的操作与失速                                                 
28

2.5  飞机的轴和运动                                                    30

2.6  保持平衡飞行的“稳定性”                                      32

2.7  依使用目的不同而异的“操纵性”和“运动性”                34

2.8  与发动机推力相关的“上升”                                   
36

2.9  使飞机的行进方向左右变化的旋回                            38

2.10  左右飞行经济性的巡航                                          40

2.11  阻力发生最小同时升力增加的起飞                                   
42

2.12  升力与阻力最大限度增加的着陆                               
44

2.13  高速飞行——超越声速和冲击波问题                            46

2.14  重量和重心                                                        48

书角茶桌  应急弹射装置和降落伞                                     
50

第3章  飞机机体构造

3.1  机体上所受到的力                                                 
52

3.2  载荷倍数                                                             
54

3.3  舱压（cabin
pressure）                                          56

3.4  机身的构造                                                         
58

3.5  耐升力的机翼结构                                                 
60

3.6  有限可靠性（fail
safe）结构                                    62

3.7  损伤容许设计                                                       
64

书角茶桌  遇险航班机长如何化险为夷                                   
66

第4章  发动机——推力和升力之源

4.1  飞机发动机的分类及特征                                        68

4.2  喷气式发动机的原理                                                70

4.3  喷气式发动机的构成                                               
72

4.4  涡轮风扇发动机的构造及对材料的要求                        74

4.5  吸入外气并使其压力升高的压缩机                            76

4.6  在高压的空气中喷射燃料，使其燃烧的燃烧器              78

4.7  从喷出气体获得力的涡轮机                                      80

4.8  驱动飞机前进的推力                                               
82

4.9  随机种不同而异的燃料                                            84

书角茶桌  基础研究到应用研究                                            86

第5章  航运安全系统

5.1  为大型飞机提供操纵力的油压系统                             
88

5.2  提供舒适空中旅行环境的舱压、空调系统                      90

5.3  依机型而异的氧气供应系统                                      92

5.4  防止结冰的防结冰、除冰系统                                   
94

5.5  确保向发动机供给燃料的燃料系统                              96

5.6  交直流均可用的电源系统                                          98

5.7  用于发动机启动的辅助动力系统                             
100

5.8  天线与电磁波                                                     
102

书角茶桌  常挂于心的疑问                                   
            104

第6章  高强轻质的飞机材料

6.1  各类工程材料的屈服强度对比                               
106

6.2  不同材料的比强度和比模量                                    108

6.3  材料选择的重要指标比强度和比刚度                         110

6.4  支撑飞机发展的铝合金                                          112

6.5  铝合金的热处理                                                 
114

6.6  强而不生锈的钛合金                                            116

6.7  飞机中使用位置受限的钢                                       118

6.8  耐高温腐蚀和抗蠕变性能强的耐热合金                    120

6.9  由纤维和塑料组合而成的复合材料                          122

6.10 飞机机身结构所用材料的变迁                                124

书角茶桌  周末休假中发现了铝合金的时效硬化                    126

第7章  显示飞机状态的航空仪表

7.1  空盒计（1）——高度计                                            128

7.2  空盒计（2）——升降计和对气速度计（空速管）            130

7.3  显示飞机姿势的陀螺仪                                          132

7.4  指导到达目的地的导航仪                                      134

7.5  磁型罗盘和远距离指示罗盘                                      136

7.6  安全航运不可或缺的压力计                                    138

7.7  对发动机各部位的温度进行管理的温度计                  140

7.8  决定燃料补给量的流量计                                      142

7.9  综合电子仪表                                                     
144

书角茶桌  紧急事态和模拟训练                                          146

第8章  直升机的原理与结构

8.1  旋转翼飞机                                                       
148

8.2  直升机的构造                                                     
150

8.3  直升机的操纵                                                     
152

8.4  陀螺预调整                                                        154

8.5  旋翼叶片的运动                                                 
156

书角茶桌  直升机特技飞行                                               
158

第9章  我国的航空产业——自强不息、后来居上

9.1  C919国产大型客机                                             
160

9.2  C919大型客机机身采用的金属材料                          162

9.3  C919大型客机机身采用的复合材料                          164

9.4  先进喷气发动机                                                 
166

9.5  C919大型客机发动机用新材料                               
168

9.6  C919大型客机发动机用复合材料                            170

9.7  涡轮扇结构及其形成方法                                      172

9.8  隐形飞机                                                           
174

9.9  吸波方法和隐形技术                                            176

9.10  吸波材料及吸波层的形成                                      178

9.11  国产先进战斗机——歼-20                                    180

9.12  无人机                                                             
182

书角茶桌  空中优势的转变                                             
184

参考文献                                                            185

作者简介                                                           
186

 

飞机作为旅客及货物的大型运载工具，已不可或缺。当读者看到乃至亲身乘坐各类飞机时，可曾想到，飞机飞行的原理是什么？飞机如何起飞、加速、拐弯、降落？飞机发动机的原理是什么？

飞机诞生至今，不过百年，在这一百多年中，无数航空工业者献出了毕生的精力，甚至宝贵的生命。飞机与其他交通工具相比，其安全性最高。在这背后，是无数飞机制造者及航运管理者的心血和努力。无论是追求极致性能的各种军用飞机还是追求安全高效的民用飞机，都是人类智慧的结晶。飞机制造水平也成为一个国家制造业水平的标志之一。

大家公认现代飞机诞生于1903 年，莱特兄弟制成的世界上第一架有动力、可操纵、重于空气的载人飞行器试飞成功。短短的12s，开创了人类飞天的新纪元，书写了历史的新篇章。航空技术是人类在20 世纪取得的最伟大的科学技术成就之一。20 世纪是航空工业发展的黄金时期，实践的成功，鼓舞了无数学者和技师投入到航空工业之中，航空的原理不断完善，新的技术不断涌现，飞机飞得更快、更高、更远，不断挑战极限，超越极限。同时，安全、长寿、节能、环保、舒适等要求使得航空技术以及相关技术飞速发展，渐渐形成一个庞大的知识体系。如今，航空技术日新月异，令世界变小了，也变大了。可以说，航空技术是人类科技进步的引领者之一。

本书系统介绍了航空工业的基础知识和尖端技术，涵盖材料、力学、机械、仪表、控制等领域。材料是航空器的基础，发动机是航空器的心脏，各种燃料是航空器的动力之源，仪表和控制系统是航空器的价值之本。本书采用图文并茂的形式，通过大量简洁明确的示意图，配合精练文字，将这些要素展现在读者面前，先进性与可读性并重。

本书可供航空工业以及相关的材料、机械、电子、自动控制等专业人士参考，也可供广大的航空爱好者学习。

本书得到清华大学本科教材立项资助并受到清华大学材料学院的全力支持，再次表示感谢。

由于笔者水平和知识面有限，不足之处恳请读者批评指正。