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本書是主要飛機機械和電器維修人員（ME），從事渦輪發動機飛機維護和參加ME-TA執照考試製定參考教材，本書圖文並茂、通俗易懂，非常適閤機械專業人員或其他人員學習飛機的結構和機械係統。

內容簡介

本書為民用航空器維修係列教材(第2版)之一，主要內容為渦輪發動機飛機結構和機械係統，包括： 飛機結構、液壓係統、燃油係統、起落架係統、飛行操縱係統、空調係統和設備/設施與水係統。
本書可作為CCAR��147部維修培訓機構的培訓教材或參考教材，也適閤於具有一定基礎的航空機械專業維修人員自學。

作者簡介

張鐵純，碩士，副教授，畢業於皇傢墨爾本理工大學，1995年至今在中國民航大學工作，主編齣版瞭《航空器機械附件修理》、《渦輪發動機飛機結構與係統》（*版）等教材。

內頁插圖

目錄

第1章飛機結構
1.1飛機結構的基本概念
1.1.1飛機外載荷及飛機結構承載能力
1.1.2飛機結構適航性要求和結構分類
1.1.3飛機結構受力分析的基本概念
1.1.4飛機結構基本元件、結構件及受力特點
1.1.5飛機復閤材料結構件
1.1.6飛機結構疲勞設計
1.1.7飛機結構連接技術
1.1.8飛機機體站位編號和飛機機體區域的劃分
1.1.9飛機機體校裝和對稱性檢查
1.2飛機結構
1.2.1機翼結構
1.2.2機身結構
1.2.3飛機尾翼
1.2.4飛機結構裝配
第2章液壓係統
2.1概述
2.1.1液壓傳動原理
2.1.2液壓係統的組成
2.1.3液壓傳動的優點和缺點
2.2液壓油
2.2.1液壓油指標要求
2.2.2常見液壓油
2.2.3液壓油使用注意事項
2.3液壓泵
2.3.1液壓泵的基本工作原理
2.3.2液壓泵性能參數
2.3.3液壓泵的類型
2.3.4液壓泵的壓力控製
2.4液壓控製元件
2.4.1概述
2.4.2方嚮控製元件
2.4.3壓力控製元件
2.4.4流量控製元件
2.5液壓執行元件
2.5.1作動筒的工作原理
2.5.2作動筒的類型
2.5.3作動筒輔助裝置
2.6液壓輔助元件
2.6.1液壓油箱
2.6.2液壓油濾
2.6.3蓄壓器
2.6.4密封
2.6.5散熱器
2.7飛機液壓源係統
2.7.1現代飛機液壓源係統的組成
2.7.2液壓泵的特點
2.7.3壓力分配
2.7.4指示係統
2.7.5係統勤務
第3章燃油係統
3.1燃油係統概述
3.1.1燃油係統的功用
3.1.2燃油係統的特點和對燃油係統的要求
3.2油箱及通氣係統
3.2.1油箱類型和布局
3.2.2油箱通氣係統
3.2.3燃油箱抑爆係統
3.3加油/抽油係統
3.3.1概述
3.3.2重力加油
3.3.3壓力加油
3.4供油係統
3.4.1抽吸供油
3.4.2動力供油
3.4.3動力供油主要附件
3.4.4燃油傳輸及抽油
3.4.5應急放油係統
3.5燃油指示/警告係統
3.5.1油量指示係統
3.5.2低壓警告
3.5.3溫度指示
3.6燃油係統維護
3.6.1油箱腐蝕處理與預防
3.6.2油箱滲漏處理
3.6.3管路係統維護
第4章起落架係統
4.1起落架概述
4.1.1起落架配置型式
4.1.2起落架結構型式
4.1.3輪式滑行裝置
4.2減震係統
4.2.1減震原理
4.2.2減震器的發展
4.2.3單氣室油氣式減震器
4.2.4雙氣室油氣式減震器
4.2.5典型油氣式減震支柱的構造
4.2.6油氣式減震器維護
4.3收放係統
4.3.1起落架收放概述
4.3.2起落架鎖機構
4.3.3收放係統的工作原理
4.3.4指示和警告係統
4.3.5應急放下係統
4.3.6地麵防收安全措施
4.3.7起落架收放係統維護
4.4轉彎係統
4.4.1前輪穩定距
4.4.2飛機轉彎操縱
4.4.3自動定中機構
4.5機輪和刹車係統
4.5.1輪轂
4.5.2航空輪胎
4.5.3機輪裝配
4.5.4機輪維護
4.5.5刹車裝置
4.5.6液壓刹車係統
第5章飛行操縱係統
5.1操縱係統概述
5.1.1操縱係統的定義及分類
5.1.2對操縱係統的要求
5.1.3飛機飛行操縱係統的發展
5.2中央操縱機構
5.2.1手操縱機構
5.2.2腳操縱機構
5.3傳動係統
5.3.1機械傳動機構
5.3.2電傳操縱係統
5.4舵麵驅動裝置
5.4.1液壓驅動裝置
5.4.2電靜液驅動
5.4.3電力驅動
5.5典型飛機操縱係統
5.5.1主飛行操縱與輔助操縱係統的區彆
5.5.2主操縱係統
5.5.3輔助操縱係統
5.6飛行操縱警告係統
5.6.1起飛警告係統
5.6.2失速警告係統
5.7飛行操縱係統的維護
5.7.1防止係統摩擦力過大
5.7.2防止係統間隙過大
5.7.3保持鋼索張力正常
5.7.4操縱係統的調整
5.7.5測量舵麵位移的工具
第6章空調係統
6.1空調係統概述
6.1.1大氣物理特性及高空環境對人體生理的影響
6.1.2空調係統的提齣
6.2空調氣源係統
6.2.1氣源係統概述
6.2.2氣源係統調節與控製
6.3溫度控製係統
6.3.1座艙溫控原理
6.3.2蒸發循環製冷
6.3.3空氣循環製冷
6.4空氣分配係統
6.4.1分配係統組成
6.4.2再循環設備
6.4.3座艙局部加溫
6.5座艙壓力控製係統
6.5.1座艙增壓原理及座艙壓力製度
6.5.2座艙壓力控製係統
6.5.3座艙增壓係統維護
6.6貨艙加溫及設備冷卻
6.6.1貨艙加溫
6.6.2電子設備艙的冷卻
第7章設備/設施與水係統
7.1機艙設備/設施
7.1.1正常設備/設施
7.1.2應急設備/設施
7.2水/汙水係統
7.2.1飲用水係統
7.2.2汙水係統
附錄縮略語列錶
參考文獻

精彩書摘

第1章飛機結構
1.1飛機結構的基本概念
1.1.1飛機外載荷及飛機結構承載能力
飛機在飛行或起飛、著陸、地麵運動時，其他物體對飛機的作用力和力矩稱為飛機外載荷。如飛機重力、氣動載荷、發動機推力、地麵作用力等。飛機外載荷是對飛機結構進行受力分析的重要依據，對使用中飛機所承受外載荷的種種限製，錶徵瞭飛機結構的承載能力。
1. 飛機外載荷
1) 飛機外載荷分類
飛機外載荷按其作用形式可分為集中載荷和分布載荷。
(1) 集中載荷： 載荷集中作用在結構上的某一部位。比如，通過接頭作用在機翼結構上的發動機載荷、起落架載荷等。
(2) 分布載荷： 載荷分布作用在結構的某一區域內。比如，作用在機體錶麵的氣動載荷等。
飛機外載荷按其作用性質可分為靜載荷和動載荷。
(1) 靜載荷： 載荷逐漸加到飛機結構上，或者載荷加到結構上以後，它的大小和方嚮不變或變化很小，這種載荷叫靜載荷。比如，飛機停放時起落架承受的載荷。
(2) 動載荷： 載荷突然加到飛機結構上，或者載荷加到結構上以後，它的大小或方嚮有著明顯變化，這種載荷叫動載荷。比如，飛機著陸時起落架受到的地麵撞擊力； 飛機飛行中突風造成機翼受到變化的升力等。
飛機外載荷按飛機所處狀態又可分為飛行載荷和地麵載荷。
(1) 飛行載荷： 飛行時，作用在飛機上的外載荷。
(2) 地麵載荷： 起飛、著陸、地麵運動時，作用在飛機上的外載荷。
2) 飛行中飛機的外載荷及過載
(1) 飛行中飛機的外載荷
研究飛機承受載荷情況選取的機體坐標OXtYtZt是與機體固連並與機體一起運動的坐標係。它的原點O位於全機重心處，OXt軸稱為縱軸，在機身對稱麵內，平行機身軸綫，指嚮機頭； OYt軸稱為立軸(竪軸)，在機身對稱麵內，垂直OXt軸，指嚮座艙上方； OZt軸稱為橫軸，垂直OXtYt平麵(機體對稱麵)，指嚮右機翼，見圖1.1��1。
飛行中，作用在飛機上的外載荷有飛機重力、空氣動力和發動機推力以及由此産生的力矩。飛機重力W作用在機體重心O上，鉛垂嚮下； 發動機推力沿飛行方嚮縱軸OXt，嚮前； 空氣動力有氣動升力L、氣動阻力D和側嚮力Z。升力L垂直飛行方嚮OXt軸，沿立軸OYt方嚮，嚮上； 阻力D沿飛行方嚮OXt軸，嚮後； 側嚮力Z沿橫軸OZt方嚮，指嚮右。將作用在機體上的外載荷嚮機體坐標係原點O簡化，得到作用在原點O處的共點力係，並得到繞三個坐標軸的力矩MX、MY和MZ,如圖1.1��1所示。
圖1.1��1飛機機體坐標係和外載荷嚮機體坐標係原點簡化
當外載荷形成平衡力係時，滿足平衡方程組(1.1��1)，飛機進行的是勻速直綫運動，也就是定常飛行； 當外載荷不能形成平衡力係時，飛機進行的是變速運動，也就是非定常飛行。
∑X=0，∑MX=0
∑Y=0，∑MY=0
∑Z=0，∑MZ=0(1.1��1)
(2) 過載(載荷係數)
① 過載的定義和物理意義
過載用於錶徵飛行中作用在機體上外載荷的大小和方嚮。作用在飛機上的外載荷可分為質量力和錶麵力兩大類。質量力是由飛機質量引起的慣性力(如重力)； 錶麵力包括作用在機體錶麵的氣動力、發動機推力。
過載的定義： 作用在機體坐標係某方嚮錶麵力的閤力與飛機重量之比稱為飛機在該方嚮的過載(也稱為載荷係數)。飛機的過載用字母n 錶示，按照圖1.1��1給齣的機體坐標係，過載分為沿縱軸過載nx、沿立軸過載ny和沿橫軸過載nz，由此可得
nx=(P-D)/W
ny=L/W
nz=Z/W(1.1��2)
在飛行中變化比較大，對飛機結構強度影響*大的過載是ny。在X方嚮除瞭飛機加速或製動減速瞬時過載較大外，其他情況nx都比較小。在Z方嚮除瞭飛機側滑受側風影響外，其他情況很少産生側嚮過載nz。所以一般說“飛機過載”就是指ny。
飛機過載是代數值，不但有大小而且有正負。過載ny的大小錶示升力是飛機重量的幾倍； 正負錶示升力的方嚮。比如，ny=3，錶示飛機升力是飛機重量的3倍，正號錶示升力指嚮Y軸的正方嚮； ny=-0.5，錶示飛機升力是飛機重量的0.5倍，負號錶示升力指嚮Y軸的負方嚮。
飛機過載按其産生的原因可分為機動過載和突風過載。隨著飛機機動飛行而産生的過載稱為機動過載； 由於突風作用，飛機氣動力大小變化而産生的過載稱為突風過載。
② 飛機水平勻速飛行時的過載
如圖1.1��2所示，當飛機在某一高度上作水平勻速直綫飛行時，作用在飛機上的外載荷有飛機重力W、氣動升力L0、氣動阻力D0和發動機推力P0。將外載荷嚮機體坐標係(OXtYtZt)原點(全機重心)簡化，得到作用在重心處的共點力係和抬頭力矩MA、低頭力矩MB。因為作用在飛機上的載荷左右對稱，所以側嚮力Z、力矩My和Mz為零。
圖1.1��2飛機水平勻速飛行時的外載荷
飛機進行的水平勻速直綫飛行就是一種定常飛行狀態，這些外載荷必須滿足平衡方程(1.1��1)。因為側嚮力Z、力矩My和Mz自然為零，所以
∑X=0，P0=D0
∑Y=0，L0=W
∑MZ=0，MA=MB(1.1��3)
在此飛行狀態下，飛機的過載為： nx=P0-D0=0，ny=L0/W=1，nz=Z/W=0。
如果外載荷不滿足平衡方程組(1.1��3)，飛機就會做變速運動，速度的大小或方嚮會發生變化，改變原來的飛行狀態。比如： P>D，飛機會加速飛行； L>W，飛機會産生嚮上的麯綫飛行； MA≠MB，飛機會抬頭或低頭，産生繞機體橫軸Zt轉動的角加速度等。
圖1.1��3水平盤鏇機動過載
③ 機動過載
飛機作機動飛行時，ny會發生較大的變化。機動過載可分解為垂直方嚮機動過載和水平方嚮機動過載。垂直機動過載齣現在以下情況： 當駕駛員猛推杆使飛機以較大速度、較小的半徑進入俯衝時，ny可能為較大的負值； 當將飛機從俯衝狀態拉起時，ny為較大的正值。
水平機動過載齣現在飛機水平盤鏇情況，如圖1.1��3所示。當飛機以滾轉角β水平盤鏇時，升力在水平方嚮的分力為飛機轉彎提供嚮心力，Na為慣性力； 而在垂直方嚮的分力與飛機重量平衡，L×cosβ=W。所以ny=L/W=1/cosβ。滾轉角越大，過載值越大，當β=30°時，ny=1.15； β=60°時，ny=2。
④ 突風過載
大氣中，空氣對流造成的不穩定氣流稱為突風。從飛機前方或後方吹來，與飛機飛行方嚮平行的突風叫水平突風； 從飛機上方或下方吹來，與飛機飛行方嚮垂直的突風叫垂直突風。突風會改變氣流相對飛機運動速度的大小和方嚮，從而改變飛機升力的大小。由於突風作用，飛機升力大小的變化用突風過載來錶示。
對飛機結構受力影響比較大的是垂直突風。垂直突風主要是改變氣流相對飛機運動速度的方嚮(圖1.1��4)，從而産生較大的突風過載ny。飛行中，遇到較強烈的垂直嚮上的突風，會産生較大的正過載增量； 遇到較強烈的垂直嚮下的突風，會産生較大的負過載增量。
圖1.1��4垂直突風造成的突風過載
⑤ 部件過載
前麵在研究飛機過載時，根據作用在飛機重心處升力L和飛機飛行重量W之比得齣過載ny值。這個過載被稱為飛機重心過載，也就是全機過載。知道瞭全機過載ny，就可以知道全機升力的大小和方嚮。有時為瞭研究飛機結構的受力，隻知道全機過載是不夠的，還應該瞭解部件過載。部件過載等於全機過載和附加過載的代數和。
ny部件=ny±Δny(1.1��4)
當飛機作平直飛行或水平上升、下降時，飛機各部位的加速度與飛機重心處的加速度相同，此時，附加過載Δny=0,部件過載等於全機過載。當飛機運動有繞重心轉動的角加速度時，飛機各部位運動的加速度與飛機重心處運動的加速度不同，此時，附加過載Δny≠0,部件過載也就和全機過載不相同。
圖1.1��5所示為飛機以角加速度εz抬頭轉動時，沿機體縱軸部件過載的分布圖。抬頭角加速度εz導緻飛機重心以外各部件相對重心有附加的加速度εz×X部件，産生附加過載Δny=εz×X部件/g，這時部件的過載就等於
ny部件=ny+Δny=ny+εz×X部件/g(1.1��5)
式中，εz——飛機繞機體橫軸轉動的角加速度；
X部件——部件沿機體縱軸部件到飛機重心的距離；
g——重力加速度。
圖1.1��5部件過載沿飛機縱軸的變化規律
(a) 全機過載； (b) 附加過載； (c) 部件過載
部件的附加過載和飛機轉動角加速度及部件沿縱嚮到飛機重心的距離成正比。對同一架飛機來說，飛機各部位的轉動角加速度是相同的，所以，距離飛機重心越遠，附加過載就越大，附加過載沿機體縱軸呈綫性分布(見圖1.1��5(b))。當飛機抬頭轉動時，重心前各部件的附加加速度嚮上，産生的附加過載Δny為正值； 重心後各部件的附加加速度嚮下，産生的附加過載Δny為負值，*後，全機過載與部件附加過載代數相加得到部件過載，如圖1.1��5(c)所示。
當飛機以角加速度εx繞機體縱軸嚮右轉動時，得齣飛機部件過載分布如圖1.1��6所示。
圖1.1��6部件過載沿飛機橫軸的變化規律
(a) 全機過載； (b) 附加過載； (c) 部件過載
知道瞭飛機的部件過載就可以得齣整個機體上質量力的分布情況和飛機上各部件(起落架、發動機等)的安裝吊架、接頭、緊固件等承受的載荷，以便對它們進行受力分析。當飛機轉動角加速度過大時，距離飛機重心比較遠的部件承受的過載要比全機過載大很多，往往會造成這些部件安裝接頭、緊固件的損壞。
3) 起飛、著陸、地麵運動時，作用在飛機上的外載荷和起落架載荷係數
起飛、著陸、地麵運動時，作用在飛機上的外載荷除瞭空氣動力、飛機重力、發動機推力外，還有地麵對飛機的作用力，即地麵載荷。
地麵對飛機的作用力通過地麵與起落架機輪接觸點作用在起落架上，然後通過起落架結構件和起落架與機體結構連接接頭傳遞到機體結構上。這是飛機在地麵上承受的主要載荷。為瞭便於研究，將地麵作用在起落架上的外載荷分為垂直載荷、水平載荷和側嚮載荷，如圖1.1��7所示。
圖1.1��7作用在飛機上的地麵載荷
Py—垂直於地麵的載荷； Px—平行地麵並垂直輪軸的載荷； Pz—平行地麵並垂直機輪平麵的載荷
(1) 垂直載荷
飛機著陸時，運動速度的垂直分量V下沉受到地麵約束後在很短的時間內減小為零，起落架將承受較大的垂直載荷的作用。此時，飛機承受到前、主起落架傳來的垂直載荷Py前、Py主，其大小取決於飛機著陸重量、接地時V下沉數值和起落架減震器對地麵撞擊能的吸收特性。V下沉又和飛機著陸時的飛行速度及飛機下滑軌跡與地麵的夾角(接地角)有關。
為瞭保證飛機著陸安全，中國民用航空規章第25部《運輸類飛機適航標準》(以下簡稱CCAR��25部)規定瞭飛機著陸接地時速度水平分量、垂直分量、著陸重量的範圍。如果飛機著陸時的著陸重量、飛行速度或接地角超齣允許範圍，都會使起落架承受過大的垂直載荷(重著陸)，從而損傷起落架和機體結構。遭遇重著陸後，應對起落架和相關機體結構進行檢查。
如果起落架油�財�式減震支柱內充氣壓力或油液灌充量不正確，會使起落架減震性能過軟或過硬，也會造成飛機著陸時，起落架承受過大的垂直載荷，從而損傷起落架和機體結構。
(2) 水平載荷
飛機著陸瞬間，由於機輪慣性造成機輪靜止觸地，機輪與地麵之間産生摩擦力使機輪開始轉動並逐漸加速。這種使機輪由靜止開始轉動並加速到規定地麵速度所需要的水平載荷叫機輪起鏇載荷，是起落架受到的一種較大的水平載荷。飛機實施刹車時，機輪與跑道之間的摩擦滾動阻力接近輪胎與跑道的結閤力，也是起落架受到的一種較大的水平載荷。
(3) 側嚮載荷
當飛機著陸接地或在地麵滑行運動時，如果相對地麵有側嚮運動趨勢，在機輪和地麵之間必然會産生摩擦力，這個摩擦力平行地麵並垂直於機輪平麵，是起落架承受的側嚮載荷。比如，當飛機帶側滑著陸時，飛機側麵迎風麵積上産生的側嚮氣動載荷，使飛機相對地麵産生與側滑方嚮相反的側嚮運動趨勢。飛機著陸瞬間，此運動趨勢被機輪與地麵之間産生的摩擦力製止，這個摩擦力就是飛機在帶側滑著陸時起落架承受的側嚮載荷。
當起落架受到比較大的側嚮載荷作用時，側嚮載荷會對機體重心産生橫滾力矩，從而使左右主起落架受力不平衡。側滑外側或滑行轉彎外側的主起落架比內側主起落架承受的垂直載荷和水平載荷大。圖1.1��8所示為飛機帶右側滑著陸或大速度滑行右轉彎時，作用在飛機上的地麵載荷。
圖1.1��8飛機帶右側滑著陸或大速度滑行嚮右轉彎
N—慣性力
從圖中可以看到，地麵作用在前起落架和主起落架上的側嚮載荷指嚮機體的右側，作用在機體重心的慣性力指嚮機體的左側，兩者形成使機體嚮左橫滾的力矩，從而使左主起落架(外側)承載情況比右主起落架(內側)嚴重。
2. 飛機結構的承載能力
飛機結構的承載能力錶現在對飛機的使用限製、飛機結構承載餘量和對飛機結構的剛度要求。
1) 飛機的使用限製
(1) 限製過載——結構總體受力限製
為保證飛機飛行安全，首先要保證在飛行中飛機承受的過載應在ny使用*大(正限製過載)和ny使用*小(負限製過載)之間，即
ny使用*小≤ny≤ny使用*大(1.1��6)
ny使用*大、ny使用*小分彆是飛機飛行中預期齣現的*大過載和*小過載，也稱為限製過載。
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