第二章

地球與飛行目錄01-認識地球02-飛行偏移03-導航04-航圖05-航空與氣象認識地球01

地球在宇宙中可謂滄海之一粟，是太陽系八大行星之一，行星是繞恒星公轉、本身不發光的星體。按離太陽由近及遠的次序地球排為第三顆，也是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星，距離太陽1.5億公里。地球地球一方面繞自身地軸轉動，叫做自轉；另一方面又在圍繞著太陽旋轉，叫做公轉。地球的運動

地球赤道半徑6378.137千米，極半徑6356.752千米，平均半徑約6371千米，赤道周長大約為40076千米，呈兩極稍扁赤道略鼓的不規則的橢圓球體。地球表面積5.1億平方公里，其中71%為海洋，29%為陸地，在太空上看地球呈藍色。地球空間位置

地球內圈為一同心狀圈層構造，由地心至地表依次分化為地核、地幔、地殼。地球外部圈層可劃分為三個基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈。地球圈層結構太陽系的八大行星地球的圈層結構內部圈層地殼地幔地核外部圈層大氣圈水圈生物圈

地球的內部圈層結構地球圈層結構組成

地球的外部圈層結構

民用航空領域的大型客機一般會于離地表10公里的高空（即平流層的底部）以上巡航，這是為了避開對流層頻繁的對流運動，而在客機巡航階段所遇上的氣流，大多是因為在對流層發生了對流超越現象。在平流層底部飛行，主要優勢有以下幾個方面：第一，能見度高。第二，受力穩定。第三，噪聲污染小。第四，安全系數高。

地球的自轉及其影響1.地球自轉的方向地球繞自轉軸自西向東的轉動，從北極點上空看呈逆時針旋轉，從南極點上空看呈順時針旋轉。2.地球自轉的周期

地球自轉一周的時間是23小時56分4秒，即一個恒星日。恒星日是地球相對于遙遠的恒星（除太陽外）自轉一周所用的時間。而地球相對于太陽自轉一周的時間為24小時，稱一個太陽日。3.地球自轉的速度

地球自轉的角速度約為15°每時；線速度在赤道處最快，逐漸向兩極減小，極點為零。4.地球自轉的影響

地球自轉主要造成了晝夜更替、地方時差、地轉偏向等重要現象。地轉偏向力示意圖

地球的公轉及其影響1.地球公轉的速度及周期

地球以平均29.79公里/秒的線速度和平均1°/日的角速度沿著一個偏心率很小的橢圓繞著太陽公轉，走完一圈大約9.4億公里的路程要花365天又5小時48分46秒，即大約一年。2.地球公轉的影響

地球公轉是造成四季更替、晝夜長短不同、正午太陽高度不同、五帶形成等的主要原因。

飛行偏移02

在地球上運動的物體總是力求保持它的方向和速度，但是由于地球本身在旋轉，從而使各地的方向坐標不斷地變化，也就是東、南、西、北的方向在不斷的變化，這就使運動物體相對發生了偏轉。

導航03導航是指通過測量航空器航行中的位置、方向、距離和速度等航行參數，引導飛機沿選定航線安全、準確、準時到達目的地的方法，它是航空器正常航行必不可少的技術手段。本章將介紹空中導航的發展歷程和常用的導航方法。一、目視導航飛行員可以通過目測顯著地標對照簡易的地圖來確定飛機位置，用指南針來辨別飛行方向，這種導航方法稱為目視導航。特點：依賴天氣、地理條件指南針飛行者一號二、推測導航飛行員需要依靠簡陋的機械式飛行儀表測量航行方向和速度，根據飛機在風中的航行規律在航空地圖上進行地圖作業來推測飛機的位置，這種導航方法稱為推測導航。

特點：云上夜間飛行，但有累積誤差領航尺地圖作業機械式飛行儀表三、天文導航根據人們掌握的自然天體的準確位置和運行規律，利用機載設備測量天體相對于飛機參考面的天體高度角和方向角，從而計算出飛機位置和航向的技術方法。特點：自主式、無電磁干擾、精度高，但受天氣制約領航尺四、無線電導航無線電導航是利用機載無線電導航設備接收和處理來自無線電導航臺站發射的無線電波，從而獲得導航幾何參量，確定飛機位置及飛往預定點的航向、時間，引導飛機沿選定航線安全、高效地完成飛行任務。特點：復雜氣象可用、無時間限制、精度高，但易被干擾和破壞無線電導航原理四、無線電導航（一）無線電波的傳播特性無線電波在理想均勻媒質中沿直線傳播；無線電波在不連續媒質的界面上必然發生反射；無線電波在理想均勻媒質中傳播速度恒定。利用上述無線電波傳播的特性可以測定接收目標的導航幾何參量四、無線電導航（二）無線電導航設備1.空中交通管制設備（1）一次雷達PSR一次雷達由發射系統向飛機發出無線電脈沖信號，信號從飛機上反射回來，由雷達接收后在空中交通管制中心的設備顯示屏上顯示出來飛機的位置。包括：航路監視雷達（ARSR）、機場監視雷達（ASR）和機場場面監視雷達（SSRS）和精密進近雷達（PAR）一次雷達工作原理四、無線電導航（二）無線電導航設備1.空中交通管制設備（2）二次雷達SSR二次雷達采用無線電脈沖信號的接送和問答的方式，先由地面詢問雷達發射特定編碼的詢問信號，飛機上的應答機收到詢問信號后，經譯碼處理再由應答機將回答信號發回地面，得到飛機的編號、高度、方向等參數。二次雷達工作原理四、無線電導航（二）無線電導航設備2.終端區進近著陸引導設備（1）中頻無向信標臺（NDB）中頻無向信標臺（NDB）是一種陸基導航設備，與機載自動定向儀（ADF）配合使用組成自動定向系統（ADF系統），它是近程無線電振幅測角系統。特點：結構簡單、價格低廉，但受天氣影響，精度低

ADF系統四、無線電導航（二）無線電導航設備2.終端區進近著陸引導設備（2）甚高頻全向信標臺（VOR）/測距儀（DME）甚高頻全向信標臺（VOR）是一種陸基近程無線電相位測角系統，測距儀（DME）是一種陸基超高頻無線電測距系統，兩者組成VOR/DME測角測距近程導航系統，實現航路或終端區的定位和定向。特點：VOR系統不受天氣影響、精度高，但臺址選擇嚴格

VOR系統DME系統四、無線電導航（二）無線電導航設備2.終端區進近著陸引導設備（3）儀表著陸系統（ILS）儀表著陸系統（ILS）是機場終端區引導飛機精密進近著陸的主要導航設備，俗稱盲降系統。由地面臺和機載導航設備組成，地面臺包括航向信標臺（LOC）、下滑信標臺（GS）和指點標臺（MB）。特點：不受天氣影響、精度高度，但費用昂貴，易干擾

航向臺

下滑臺天線ILS工作原理四、無線電導航（二）無線電導航設備2.終端區進近著陸引導設備（4）微波著陸系統（MLS）微波著陸系統（MLS）的工作原理與儀表著陸系統（ILS）基本相同，地面臺包括方位臺、仰角臺、反方位臺、精密測距儀等。特點：容量大、多路徑、信號穩定、精度高、費用低

MLS工作原理四、無線電導航（二）無線電導航設備2.航路導航設備傳統導航：由NDB、VOR、DME等導航設備引導，為飛機提供準確的方位和相對距離，使飛機按照逐臺飛行的方法實現航路飛行。區域導航：可以用VOR/DME導航，但在飛機上增設航線計算機，它接收兩個VOR臺的信號后計算出一條不依賴于地面臺的航線，并計算出假想的航路點，飛機在這些航路點上進行定向和定位。區域導航五、慣性導航慣性導航設備

慣性導航系統（INS）是利用慣性敏感元件測量飛機相對于慣性空間的線運動和角運動參數，在給定的運動初始條件下，由計算機解算出飛機的姿態、方位、速度和位置等參數，從而引導飛機完成預定的飛行任務。特點：自主式導航，但有累積誤差

六、衛星導航北斗衛星導航系統示意圖全球衛星導航系統（GNSS）是把導航臺設置在人造衛星上的一種導航系統，屬于星基無線電導航設備。全球衛星定位系統（GPS）GLONASS伽利略（Gaileo）北斗衛星導航系統（BDS）特點：范圍廣、經濟性好航圖04

航圖是專為滿足空中航行需要而繪制的地球的一部分及其地物和地形的圖像，全稱為航空地圖。本章將介紹航圖的概念和基本要素。航圖航圖是專為滿足空中航行需要而繪制的地球的一部分及其地物和地形的圖像，全稱為航空地圖。作用：航空專業人士獲取航行數據的最有效資源之一。

特點：方便、資料集中、方式協調一、地圖比例尺地圖比例尺是地圖上線段長度與實地相應線段長度之比。1.數字比例尺如：1:10000002.文字說明比例尺如：一厘米相當于十公里3.圖解比例尺如：線段比例尺大比例尺小比例尺大于1:50萬如，通航飛行小于1:100萬如，遠程航線二、地圖符號地球表面的自然景物，如河流、森林等，以及人工建筑物，如鐵路、機場等，統稱為地物。1.真形：輪廓可見，用實線或虛線畫出輪廓，并用符號和顏色進行填充。如：森林、大城市2.半真形：長度和彎曲情況可見，但是寬度無法表示。如：河流、公路3.代表符號：形狀和大小不可見，用規定的代表符號來表示。如：村鎮、建筑物城市河流障礙物二、地圖符號地球表面高低起伏的形態，稱為地形。1.標高點如：某些特殊地點2.等高線如：山巒起伏3.分層著色如：等高線之間由淺入深●1245或▲1245標高點●12001000800600400●12001000800600400等高線分層著色三、地圖投影地圖投影是將地球橢球面上的客觀世界轉換到有限的平面上的數學方法。實質是地球上的經緯線描繪在平面上的方法，實際繪制地圖采用的是在透視投影法基礎之上發展的數學解析法。三、地圖投影根據地圖投影原理，將地球表面的經緯網投影到地圖上的過程中必然出現變形，這種變形稱為地圖失真。長度失真2.角度失真面積失真微分圓三、地圖投影地圖投影的分類：按失真性質分類如：等角投影、等積投影按投影面類型分類如：圓柱投影、圓錐投影按投影面同球面位置關系如：正軸投影、橫軸投影失真性質投影面類型位置關系三、地圖投影常用的地圖投影：墨卡托投影——等角正切圓柱投影蘭伯特投影——等角正割圓錐投影極地平面投影4.高斯-克呂格投影——等角橫切圓柱投影墨卡托蘭伯特極地平面高斯丨克呂格

航空與氣象05

飛機在大氣中飛行，大氣總是在不停地運動。特別在對流層的中下部，各種復雜天氣頻繁出現，對航行和起降產生不利影響，輕則延誤航班，重則造成事故。本節簡單闡述一些基本氣象要素和對飛行影響較大的天氣系統。一、影響飛行的主要氣象要素（一）氣壓、氣溫、大氣密度

隨氣溫的升高，氣壓降低，空氣密度變小，產生的升力變小，飛機載重減小，同時起飛滑跑距離變長。同時，空氣密度減小，發動機的進氣量也會受到影響，使發動機的效能下降，推力減小，使飛機性能下降。（二）風

逆風起降時飛機所能承受的風速最大，逆風起降可以增加空速，從而保證升力；正側風起降時飛機所能承受的風速最小，這是因為近地面風變化復雜，具有明顯的陣性，風速越大，陣性越強，使飛機受到無規律的影響，難以操縱。

飛機在航線飛行時也被，也不可避免的要受到風的影響。順風飛行會縮短飛行時間，減少燃油消耗；逆風飛行則相反。（三）云和降水

云和降水對航空活動的影響很大，如低云可以造成能見度差而嚴重妨礙飛機起降，云中飛行可以產生飛機積冰，在云中或云外邊緣會產生飛機顛簸，降水可影響能見度，影響飛機氣動性能等。（四）能見度

能見度是指正常視力的人能看到或辨認出目標物的最大距離。

大氣透明度是影響能見度變化的最主要因素，大氣中存在著固體和液體雜質，在一定條件下長聚集起來形成各種天氣現象，使能見度減小，如云、霧、降水、煙幕、霾、風沙、浮塵、吹雪等。（五）顛簸

飛機在飛行中遇到擾動氣流，就會產生震顫、上下拋擲、左右搖晃，造成操縱困難、儀表不準確等現象，這就是飛機顛簸。（六）結冰