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文檔簡介

1、總論一、航空業(yè)的組成:航空制造業(yè),軍事航空,民用航空二、民用航空的定義和分類 定義:用各類航空器從事除了軍事性質(國防、警察和海關)以外的所有航空活動。 分類:商業(yè)航空(也叫航空運輸)和通用航空(包括航空作業(yè)和其他類通用航空)。3、 航空業(yè)的出現和民航的開始1.最早的空中旅行:1783年法國人蒙哥爾菲兄弟的熱氣球旅行2.飛艇的誕生(1852年法國人亨利吉法爾):缺點體積龐大飛行速度低空中調度困難四、民航第一次大發(fā)展(1945-1958) 1、國際航空迅速發(fā)展: 1944年,54個國家簽署了芝加哥公約; 1947年,成立國際民航組織(ICAO),世界范圍內統(tǒng)一的民用航空管理機構成立了。到2000

2、年,有185個國家加入ICAO 2、機場和航路網等基礎設施大量興建,逐步形成了全球范圍的航空網 3、直升機進入民航服務 4、噴氣民用飛機進入實用階段但過程較長五、民航的全球化、大眾化時期 噴氣民用飛機使民航系統(tǒng)發(fā)生巨大變化 全球航空公司的競相成立,民航事業(yè)一片繁榮 不斷興建和改造機場,以滿足不斷增長的航空運輸以及較大尺寸、重量的噴氣飛機的停放 飛機航行管理各系統(tǒng)不斷更新發(fā)展,以跟上噴氣飛機的速度和容量和不斷增長的航空運輸的需求 1958年,民用航空開始進入短程、雙發(fā)噴氣式客機入了全球的大眾化運輸的新 737/100時代 六、民航飛機大型化的代表:波音747、空客A380; 高度化的代表:協(xié)和號

3、(唯一的超聲速科技)民用航空器一、 航空器的定義任何由人制造、能飛離地面、在空間進行由人來控制的飛行的物體稱為飛行器,在大氣層中進行飛行的飛行器為航空器,飛到大氣層之外的飛行器叫做航天器。二、 航空器的分類1、 輕于空氣的航空器:(1)非動力驅動:氣球:自由氣球、系留氣球 (2)動力驅動:飛艇(留空時間長、飛行成本低、垂直起落、噪音?。?、 重于空氣的航空器:(1)非動力驅動:滑翔機 (造價低廉) (2)動力驅動:飛機(固定翼航空器)、旋翼航空器(直升機靈活性大、旋翼機)、撲翼機。三、 旋翼機和直升機的區(qū)別旋翼機:無動力驅動旋翼,前/后方裝有螺旋槳,只能短距離起落,靈活性差于直升機。應用于體育

4、運動。直升機:動力驅動旋翼,能垂直起落,空中懸停。與飛機相比,航程短,成本高,振動大,載荷小。四、 第一道大題: 由普通翼型和超臨界翼型談談他們產生升力的原理有哪些不同。 升力產生的原理:通常,機翼翼型的上表面凸起較多而下表面比較平直,再加上有一定的迎角。這樣,從前緣到后緣,上翼面的氣流流速就比下翼面的流速快;上翼面的靜壓也比下翼面的靜壓低,上下翼面間形成壓力差,此靜壓差稱為作用在機翼上的空氣動力。空氣動力是分布力,其合力的作用點叫做壓力中心??諝鈩恿狭υ诖怪庇跉饬魉俣确较蛏系姆至烤褪菣C翼的升力。五、聲速:微弱擾動在介質中傳播速度六、馬赫數的概念:馬赫數簡稱Ma數,用以描述氣體可壓縮性的大小

5、。馬赫數越大,空氣可壓縮性越大 馬赫數的數學表達式為: M = v / a v:當地流體質點的速度; a :當地的聲速低速飛機飛行速度馬赫數小于0.3,高亞音速飛機馬赫數0.80.89,超音速飛機馬赫數大于1。7、 影響升力的因素: 機翼面積的影響、相對速度的影響、空氣密度的影響、機翼剖面形狀和迎角的影響8、 升力系數的變化規(guī)律:9、 大攻角的影響:失速:當迎角增大到一定值(達到并超過)時,氣流的流線被破壞,氣流從機翼前緣開始分 離,尾部形成渦流,造成飛機升力突然迅速降低。飛機進入失速后,飛機會發(fā)生螺旋、下降以及抖振現象。10、 增大臨界攻角的方法:開前緣縫翼11、 高速的影響:當飛機的飛行速

6、度達到一定值但還未達到音速時,飛機上某些部位的局部流速卻已達到或超過了音速。于是,在這些局部超音速區(qū)首先開始形成激波。這種在飛機的飛行速度尚未達到音速而在機體表面局部產生的激波稱之為 “局部激波”。飛機開始產生局部激波所對應的飛行馬赫數稱為 “臨界馬赫數”。12、 提高臨界馬赫數的方法:后掠機翼(降低機翼上的有效速度)超臨界機翼(以特殊的翼剖面形狀來延緩機翼上表面的氣流加速,以提高臨界馬赫數,同時下表面后緣處反凹來保持一定的升力特性)十三、阻力的分類1、摩擦阻力:當氣流流過飛機表面時,由于空氣存在粘性,空氣微團與飛機表面發(fā)生摩擦,阻滯了氣流的流動,由此而產生的阻力叫做摩擦阻力。2、壓差阻力:運

7、動著的物體前后由于壓力差而形成的阻力叫做壓差阻力。3、誘導阻力:誘導阻力是翼面所獨有的一種阻力,它是伴隨著升力的產生而產生的,因此可以說它是為了產生升力而付出的一種 “代價”。4、干擾阻力:干擾阻力就是飛機各部分之間由于氣流相互干擾而產生的一種額外的阻力。5、激波阻力:對于高速飛行,除了上述四個阻力外,產生激波阻力。十四、第二道大題:分析飛機穩(wěn)定性。 1.俯仰穩(wěn)定性:飛機主要靠水平尾翼來保證俯仰穩(wěn)定,而飛機的重心位置對飛機的俯仰穩(wěn)定有很大影響(俯仰穩(wěn)定性的影響因素:重心位置,尾翼面積及其位置) 2.方向(偏航)穩(wěn)定性:飛機主要靠垂直尾翼來保證方向穩(wěn)定 3.橫向(側向)穩(wěn)定性:上反角越大,飛機的

8、橫向穩(wěn)定就越好;后掠角越大,側向穩(wěn)定作用也就越強;重心位置低,側向穩(wěn)定性較好 結合飛機的三個主操縱面及其實現方式來分析飛機拐彎和爬升是如何做到的 飛機的操縱主要是通過駕駛桿和腳蹬等操縱機構偏轉飛機的三個主操縱面-升降舵、方向舵和副翼來實現的。飛機的操縱包括俯仰操縱、方向操縱和橫縱操縱。通過推、拉駕駛桿,使飛機的升降舵向上或向下偏轉,產生俯仰力矩,從而使飛機低頭或抬頭作俯仰運動;通過蹬腳蹬使飛機的方向舵向左或向右;通過左壓或右壓駕駛桿(左轉或右轉手輪)使飛機的左、右副翼一側向下另一側向上偏轉產生滾轉力矩,從而使飛機向左或向右作滾轉運動。十五、飛機的平衡1、 俯仰平衡:用在飛機上的各俯仰力矩之和為

9、零,迎角不變 響俯仰平衡的主要因素 加減油門 收放襟翼 收放起落架 重心變化 持俯仰平衡的主要措施:后移動駕駛盤或使用調整片來偏轉升降舵產生的,仰操縱力矩來保持俯仰平衡 。2、 平衡(偏航/航向平衡):于飛機的各偏轉力矩之和為零,側滑角不變或側滑角為零。 影響方向平衡的主要因素 機翼變形導致兩側阻力不同兩側發(fā)動機工作狀態(tài),形成不對稱的拉力或推力 保持方向平衡的主要措施:當登舵或使用調整片來偏轉方向舵產生的方向操縱力矩來保持方向平衡3、 橫滾平衡(橫側平衡):于飛機上的各滾轉力矩之和為零,坡度不變 影響橫滾平衡的主要因素 兩翼升力對重心產生的滾轉力矩,旋槳發(fā)動機油門改變對重心產生的滾轉力矩 重心

10、左右移動形成附加滾轉力矩 保持橫滾平衡的主要措施:當調整駕駛盤或調整片來偏轉副翼產生的橫滾操縱力矩來保持橫滾平衡 十六、三種單翼的安裝形式:上單翼、下單翼、中單翼。 下單翼:下單翼飛機的機翼離地面近,起落架可以做的短些,兩個主起落架之間距離較寬,增加了降落穩(wěn)定性,起落架很容易在翼下的起落架艙收放,從而減輕了重量。此外發(fā)動機和機翼離地面較近,做維修工作方便。下單翼飛機的翼梁在機身下部,機艙空間不受影響。但相對來說下單翼飛機干擾阻力大,機身離地高,裝運貨物不方便,向下的視野不好。 中單翼:中單翼飛機的氣動外形是最好的,但因為大型飛機的翼梁要從機身內穿過,使客艙容積受到嚴重影響,因而在民航飛機中不采

11、用這種布局方式。 上單翼:上單翼布局,干擾阻力小,有很好的向下視野,機身離地面近,便于貨物的裝運,發(fā)動機可以安裝的離地面較高,免受地面飛起的沙石的損害因而大部分的軍事運輸機和使用螺旋槳動力裝置的運輸飛機都采用這種布局。它的最大問題是起落架的安置,如果裝在機翼上,則起落架勢必很長,增加重量;如果裝在機身上,則兩個起落架間距寬度不夠,影響飛機在地面上運動的穩(wěn)定性,要增加距離,就要增大機身截面,使阻力增大。十七、前緣縫翼:安裝在機翼前緣的一段或幾段狹長小翼前緣縫翼打開時,它與基本機翼前緣表面形成一道縫 隙,前緣縫翼的作用相當于邊界層控制。 通常,前緣縫翼在大迎角,特別是接近或超過基本機翼臨界迎角時才

12、使用。十八、襟翼:一般的襟翼位于機翼后緣,靠近機身,在副翼的內側。襟翼放下時,既增大機翼的升力,同時也增大飛機的阻力,因此通常在起飛階段,襟翼只放下較小的角度,而在著陸階段才放下到最大角度。十九、翼梢小翼:在飛機機翼梢部的一組直立的小翼面,用以減小機翼誘導阻力。二十、機翼的結構:縱向骨架:翼梁、桁條 橫向骨架:翼肋 骨架外:蒙皮 內部:安裝操縱裝置、油箱、起落架等 外部:可吊裝發(fā)動機二十一、起落架的主要組成部分 帶充氣輪胎的機輪:滿足飛機起飛、著陸滑跑和地面滑行的需要 剎車或自動剎車裝置:縮短著陸滑跑的距離;承力支柱:承力結構,常用作為減震器外筒 減震器:吸收和消耗著陸時的撞擊能量;收放機構:

13、收放起落架;其它:前輪減擺器和轉彎操縱機構前三點式起落架的兩個(組)主輪位于飛機 優(yōu)點:著陸簡單且安全可靠;允許強烈制動,著陸滑重心之后,前輪則位于飛機的頭部,且存在一定跑距離較短;駕駛員視界較好,發(fā)動機噴氣對跑道距離以防滑行時不致傾斜。影響較小 缺點:前起落架受力較大且構造復雜;高速滑跑時,前起落架會產生擺震現象 后三點式起落架的兩個(組)主輪位于飛機 優(yōu)點:安裝空間容易保證;尾輪受力較小,因而結構簡單,重量較??;地面滑跑時迎角大,降落時阻力較大 缺點:大速度滑跑時,不允許強烈制動,滑跑距離長;對著陸技術要求高,容易發(fā)生“跳躍”現象;起飛著陸操縱困難,方向穩(wěn)定性差;駕駛員視界不佳。二十二、起

14、落架的結構分類 構架式起落架:通過承力構架將機輪與機翼或機身相連,結構簡單,質量小,難以收放,早期輕型低速飛機廣泛使用 支柱式起落架(最常用):減震器與承力支柱合二為一,機輪直接固定在減震器的活塞桿上。收放式起落架的撐桿可兼做收放作動筒。構造簡單緊湊,易于收放,且質量較小,是現代大中型飛機上廣泛采用的形式 搖臂式起落架:機輪通過可轉動的搖臂與減震器的活塞桿相連。減小了減震器受彎的力矩,易密封,減震效果好。但搖臂受力大,構造較復雜,在民航公務機、支線客機以及軍用殲擊機上廣泛采用二十三、第三道大題:螺旋槳產生拉力的原理;壓氣機喘振的原理及其改善措施;渦噴發(fā)動機經濟性差的原因二十四、活塞發(fā)動機工作原

15、理 絕大多數活塞式航空發(fā)動機的工作循環(huán)是由四個沖程組成的,稱為四沖程發(fā)動機。即活塞在氣缸內要經過四個沖程,依次是進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。單次循環(huán):往復兩次,四個沖程。詳見課本55頁。 二十五、活塞發(fā)動機的結構和系統(tǒng) 1、 活塞式航空發(fā)動機一般都是多氣缸組合構成的。依照氣缸排列方式不同。主要特點:工作時間錯開,振動均;5-28缸,能夠達到4000馬力2、冷卻系統(tǒng) 液冷式發(fā)動機截面小,阻力小,結構復雜,重量大。用氣缸外流動的冷卻液吸收熱量,散熱器上氣流帶走冷卻液吸收的熱量 氣冷式冷卻效率高,迎風面積大,結構簡單重量較輕,使用居多,氣缸外壁上有許多散熱片 ;氣缸迎風呈星形布置,迎風氣

16、流帶走熱量二十六、噴氣發(fā)動機原理:化學能轉化為機械能 發(fā)動機內的氣流燃燒,膨脹,向后排出,產生反作用力,推動飛機向前二十七、渦輪噴氣發(fā)動機1、 壓氣機:作用:使空氣壓力增高,以提高燃燒效率 分類:軸流式壓氣機和離心式壓氣機2、渦輪:燃氣渦輪在高溫高壓燃氣的作用下高速旋轉,將燃氣中的部分熱能和壓力能轉換成機械功,帶動壓氣機和附件工作。(前靜子后轉子) 燃氣渦輪的主要部件也是轉子和靜子。 3、尾噴管:燃氣在尾噴管中膨脹加速,以高速由噴管排出,產生推力。(增加阻力,減小滑跑距離)二十八、渦噴發(fā)動機的特點:優(yōu)點:重量輕,推力大,高速性能好 缺點:油耗大,經濟性差 由于渦輪噴氣發(fā)動機的推力是由高速排出高

17、溫燃氣所獲得的,所以在得到推力的同時有不少由燃料燃燒所產生的能量以燃氣的動能和熱能的形式排出發(fā)動機,能量損失較大,因此其耗油率較高。二十九、渦噴發(fā)動機的附屬系統(tǒng) 1)燃油系統(tǒng):把儲油裝置(油箱)和發(fā)動機連接起來,按預定的油量和程序向發(fā)動機供油 2)啟動系統(tǒng):帶動發(fā)動機啟動,有電動機啟動和空氣啟動 3)附件傳動系統(tǒng):減速齒輪裝置,為飛機的液壓,氣壓和電氣裝置提供動力 4)潤滑系統(tǒng):對渦輪發(fā)動機的所有齒輪,軸承用潤滑油潤滑和冷卻組成:滑油箱,滑油泵,供油管道,供油噴嘴,回油管道,冷卻裝置 5)控制儀表系統(tǒng):使駕駛員能控制和選擇發(fā)動機的狀態(tài),通過儀表監(jiān)視發(fā)動機的工作情況 例如:壓力表,溫度表,轉速表

18、,燃油流量和油量表,振動指示器,扭矩表 6)冷卻系統(tǒng):大部分由空氣冷卻,齒輪箱,軸承由滑油冷卻三十、第四道大題:現代飛機的各種飛行控制系統(tǒng);無線電導航儀表1)自動駕駛儀指引系統(tǒng):結合飛行指引儀和自動駕駛儀的功能 飛行指引儀:只向駕駛員提供姿態(tài)信息、指令,沒有執(zhí)行機構 自動駕駛儀:只按原輸入控制飛機 駕駛員操縱模式:系統(tǒng)起指示儀作用,且保持操作穩(wěn)定 駕駛員指令模式:指令選擇高度、升降速度、空速、航向、自動駕駛系統(tǒng)執(zhí)行指令 全自動模式:自動駕駛系統(tǒng)+其他系統(tǒng)完成飛行任務2)推力管理系統(tǒng):自動駕駛儀+發(fā)動機自動控制系統(tǒng):姿態(tài)、推力一體自動化3)偏航阻尼系統(tǒng):大后掠角機翼飛機由于橫側穩(wěn)定性好,但航向(

19、方向)穩(wěn)定性差(垂尾尺寸的限制)荷蘭滾(措施:增加垂尾)偏航阻尼器4)自動安定面配平系統(tǒng):飛行速度增加使氣動中心后移: 飛行員需調整升降舵或水平安定面的傾角升降舵迎角增大(向上偏轉),使飛機阻力增大,升力減小 無線電導航儀表:無線電羅盤系統(tǒng)、測距機、無線電高度表、甚高頻全向信標系統(tǒng)、儀表著陸系統(tǒng) 機上雷達系統(tǒng)和裝置:氣象雷達(一次雷達)、應答機、空中警告及避撞系統(tǒng)三十一、陀螺:定軸性和進動性 定軸性:力圖保持其自轉軸在慣性空間方向不變的特性,稱為定軸性。 進動性:是陀螺旋轉時,在外力矩作用下,轉子的自轉軸總是力圖使其沿最短的路徑趨向外力矩的作用方向。此時,外力矩大小與軸方向改變的角速度成正比

20、機械式陀螺:利用陀螺的定軸性高速陀螺轉子,保持固定方向,垂直于地面,作為基準軸;慣性平臺始終保持與地面平行;比較轉子軸和飛行姿態(tài)可獲得飛機的姿態(tài)角 捷聯(lián)式陀螺:利用陀螺的進動性陀螺與機身相連,根據陀螺儀的進動性即時計算出角速度的變化三十二、飛機無線電通信系統(tǒng):甚高頻通信系統(tǒng)(用于起飛降落或通過管制空域時)、高頻通信系統(tǒng)(在飛行中保持基地與遠方航站的聯(lián)絡)、選擇呼叫系統(tǒng)(地面呼叫飛機)、音頻綜合系統(tǒng)(飛行內部通話系統(tǒng)、勤務內話系統(tǒng)、客艙廣播及娛樂系統(tǒng)、呼喚系統(tǒng))三十四、二次雷達=地面詢問器+機載應答機A模式:飛機的編碼 C模式:飛機的氣壓高度 A模式(間隔8微秒)和C模式(間隔21微秒)三十五、

21、電傳操縱的問題:可靠性疑問,隱蔽故障、突發(fā)故障需要增加備用系統(tǒng)(余度技術),目前采用四余度航空器活動的環(huán)境與空中導航一、大氣層的構造;航線(大圓、等角)的特點1、大氣層的構造 主要根據大氣溫度隨高度的變化,在垂直方向,可將大氣層分為:對流層、平流層(同溫層)、中間層、電離層(熱層) 、外層(散逸層)(1)對流層:地球大氣層中最低的一層 平均高度:中緯度約為 11 公里 ,在赤道約為 17 公里 ,在兩極約為 8 公里主要特點:高度增加,溫度下降;對流層包含了大氣層質量四分之三的大氣,氣體密度最大,大氣壓力也最高。大氣不僅存在水平流動,也存在垂直流動,空氣上下劇烈對流;存在各種氣象變化:風、雨、

22、云、霧、雪等對飛機飛行的影響:飛機結冰,影響氣動;對機載設備和人體有危害;使飛機顛簸;影響能見度。(2)平流層(同溫層) 范圍:從對流層頂部到大約5055 公里高度 主要特點:密度小,風向穩(wěn)定,沒有對流,空氣水平流動;恒溫,受地面影響??;水蒸氣少,因此沒有云、雨、霧、雪等氣象,空氣的能見度較佳(3)中間層 范圍:高度從平流層頂 至約85公里之間 主要特點:大氣質量只占大氣中質量的1/3000左右。幾乎不含臭氧,氣溫隨高度迅速下降;有風,且風速很大,同時氣流存在強烈的垂直運動。(4)熱層(電離層) 范圍:高度從中間層頂部到大約800公里 主要特點:溫度隨高度的增加而上升,從負90度上升到1000

23、度;空氣處于高度電離狀態(tài),含有大量的離子(主要是負離子)(5) 散逸層 范圍:熱層頂以上的大氣統(tǒng)稱為散逸層。高度大約在 800-1600 公里之間,最高處可達3000公里。 主要特點:空氣及其稀薄,同時遠離地面幾乎不受地球引力的束縛2、大圓航線:沿著大圓在兩點之間弧線的航線為大圓航線,距離最短,方向改變 等角航線:以不變的方位角連接起來的航線(是地球表面上與經線相交成相同角度的曲線),航線角不變,但距離較長 實際應用中:航程短,用等角航線;航程長,用大圓航線二、場壓高度、海平面高度 1、場壓高度(QFE) 機場當地海拔高度的氣壓高度為零,飛機高度表上表示出來的高度就是機場上空的相對高度距離。起

24、飛和降落階段使用 2、海平面氣壓高度(QNH) 以當地實際海平面的氣壓數據作為高度的基準面,飛機高度表上表示出來的高度就是飛機的實際海拔高度。爬升和下降階段使用。 3、標準氣壓高度(ISA) 以國際標準大氣的基準面得到的高度稱為標準氣壓高度。巡航階段使用空中交通管理與保障1、 第五道大題:空中交通管制的分類以及管制范圍 機場管制:在機場范圍內,起落航線上(半徑不超過25海里)為飛行提供的管制服務(按目視飛行規(guī)則飛行) 進近管制:對按儀表飛行規(guī)則在儀表氣象條件起飛或降落的飛行提供服務(機場90公里半徑之內) 區(qū)域管制:航空器進入航路,對航路(線)上的飛行提供的空中交通管制服務(6000米以上,絕

25、大多數是噴氣式飛機)二、空中交通管理的發(fā)展歷程 第一階段:20世紀30年代以前目視飛行規(guī)則 第二階段:19341945年以程序管制為核心的空中交通管制 第三階段:194520世紀80年代雷達管制和儀表著陸系統(tǒng);第四階段:20世紀80年代空中交通管理取代空中交通管制; 三、空中交通管理包括空中交通服務、空域管理、空中交通流量管理空中交通服務包括空中交通管制服務、飛行情報服務、告警服務空中交通管制服務包括區(qū)域管制、進近管制、機場管制四、垂直間隔 1、高度層:一個標準大氣101325帕斯卡為基準,按每100英尺作為一個高度層 2、國際標準 A)29000英尺(8850m、FL290)以下(含2900

26、0英尺):每2000英尺 (600m)為一個順向高度層; 磁航跡在0179的飛機使用的是奇數高度層;磁航跡在180359的飛機使用的是偶數高度層 垂直間隔標準即為1000英尺 B)29000英尺(8850m、FL290)以上:垂直間隔標準即為2000英尺 C)北大西洋上空,已取消FL290的限制,在整個空域內,兩航空器之間采用1000英尺的間隔。3、國內標準 A)6000m以下:以300m為一高度層間隔; B)6000m12000m:以600m為一高度層間隔; C)12000m以上,以1000m為一高度層間隔。 橫向水平間隔與縱向水平間隔五、飛行規(guī)則:通用飛行規(guī)則、目視飛行規(guī)則、儀表飛行規(guī)則每

27、次飛行,或執(zhí)行目視飛行規(guī)則,或執(zhí)行儀表飛行規(guī)則 執(zhí)行條件:氣象條件尤其是能見度 目視飛行氣象條件(VMC):最低的能進行目視飛行的天氣條件;飛行氣象條件(IMC):要求比目視低 氣象條件高于VMC要求,執(zhí)行目視飛行規(guī)則;氣象條件低于VMC要求,執(zhí)行儀表飛行規(guī)則六、起落航線:對于起飛和降落的飛機在機場要按一定航線飛行的航線 由5條邊和4個轉彎組成的矩形航線。以起飛方向為準,起飛后向左轉彎的航線叫左航線(正常),反之為右航線。七、進近管制的間隔控制 1)離場控制 2)等待航線 等待航線在機場管制區(qū)的保留空域內。地面上設有無線電信標,飛機圍繞信標在它上面分層盤旋飛行。每層之間高度間隔為1000ft(300m), 36飛機盤旋一圈為4min間隔,最低層高度2000ft(600m),后接起落航線八、程序管制:組織具體飛行時,核心是程序員的基本信息和手段來自飛行計劃和飛行進程單 九、航圖

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