飞行基础知识

1、 什么是航空器   在很多人的心目中航空器就是飞机，飞机也就是航空器。但实际上它们并不是一回事情。简单一点说：航空器包括人造的各种能在空气中飞翔的飞行物体；飞机仅仅是航空器中的一种。目前我们能见到的航空器除了飞机之外还有气球、飞艇、直升机、滑翔机等。其实我们放的风筝、儿童玩的竹蜻蜓都是航空器。    为什么许多人认为航空器就是飞机呢？这是由历史原因造成的。最早实现人类升空梦想的物体是气球。气球是在气囊中装入比空气轻的氢气或热空气利用浮力升空的。它在空气中飘浮如同船在水上飘浮一样，但气球不能控制自己的运动方向，因此无法做为运输工具。随后人们在气球上加装了动

2、力、螺旋桨和方向舵，气球的飞行方向就可以被控制了，这就发展为飞艇。从20世纪初直至20世纪30年代，飞艇曾经是航空运输的主力。1936年德国制造的“兴登堡”号飞艇长245米，重204吨，可载75名乘客，以每小时l30公里的速度做横跨大西洋的飞行。但是由于飞艇的飞行阻力大，飞行速度每小时仅在200公里以内。更不幸的是在1937年大型飞艇接连出现数起起火事故。相比而言，同一时期，飞机的性能迅速提高，于是飞艇就被淘汰出航空运输领域。现在的飞艇只限于在空中巡逻、摄影或广告中使用。    直升机是另一类主要的航空器，它的祖先就是过去孩子们的玩具竹蜻蜒。竹蜻蜓是我们中国人的发明，可它一

3、直也不具备充当玩具以外的任何其他用途。伟大的意大利艺术家、科学家达.芬奇在竹蜻蜒的启示下在公元1483年就设想过用旋翼制造航空器，他甚至画出了草图，但最终并未实现。由于现代直升机的操作机构非常复杂，所以一直等到飞机问世30多年之后，世界上第一架直升机才升空。直升机可以垂直起飞降落，不需要很大场地，而且还可以在空中悬停。由于直升机的这种性能，现在它广泛地被应用于诸如救险、海上石油开采、农林业及军事等各种方面。直升机与飞机相比，它的结构更复杂，耗油率高，飞行速度也慢，因此只活跃于一些特定的领域内。    从以上几种航空器的比较看来，它们在实际使用中都不尽如人意。后来居上的飞机在

4、各种性能方面远远超过前者，从而获得突飞猛进的发展，到了20世纪40年代以后，飞机就理所当然地成了航空器中的主角。飞机的使用数量占各类航空器总数的97以上。这个比例仍在不断增高，据报导目前已超过99，其他的航空器合到一起占的比例数还不足1。这可能就是许多人把航空器等同于飞机的一个原因吧。话说回来，如果你是一位航空爱好者或航空领域的工作者，就应该清楚地了解到这二者的区别什么是飞机   读者会说，这个问题太可笑了。我们几乎每天一抬头就会看到飞在天空中的银燕，难道我们还不认识飞机吗？且慢！我承认即使是小孩也认识飞机，但如果请你准确地给飞机下个定义，恐怕就不容易做到了吧？下面让我们一

5、起来深入地认识一下飞机。    飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大，并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为飞机，这两条缺一不可。譬如：一个飞行器它的密度小于空气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中滑翔，则被称为滑翔机；飞行器的机翼如果不固定，靠机翼旋转产生升力，就是直升机或旋翼机。因此飞机的精确定义就是：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航空器。    为了使读者头脑中对飞机有更明确的认识，我在这里澄清几个容易混淆的名词。在有些报刊上可见到“固定翼

6、航空器”、 “固定翼飞机”等说法，实际上所指的都是飞机。但是这些名词都不是准确的说法。因为“固定翼航空器”包括飞机和滑翔机，而“固定翼飞机”则是一个重复的称呼，因为“飞机”就已经包含了固定翼的内容。更常听到很多人说“直升飞机”，这也很不妥当，因为直升机是使用旋翼提供升力的，它和飞机属于完全不同的航空器类型 飞机的尾巴   飞机的尾巴叫尾翼。飞机为什么要长出一个尾巴？没有它行不行？让我们用射出去的箭打个比方。箭的尾部都装有箭翎，没有箭翎的箭在空中就会翻身打滚，箭翎就是起平衡作用的。同样道理，飞机装上尾翼，飞机在空中飞行时就不会翻滚。尾翼的竖直部分叫垂直尾翼，它的作用是防止飞行

7、中的飞机向左右转弯或滚动；尾翼的水平部分叫水平尾翼，它的作用是防止飞行中的飞机向上向下的翻滚。前边提到过在垂直尾翼上装上可以控制方向的方向舵，在水平尾翼上装上可以控制俯仰的升降舵，驾驶员就可以控制飞机了，所以尾翼是飞机必不可缺的一部分。但航空技术最新进展，使机翼上的操纵面可以用电子仪器精确控制以保持飞机稳定飞行，这样一来，就出现了无尾飞机。不过无尾飞机目前仅用在军事用途上，民用飞机都还是有尾巴的机身的功能   飞机的机身是载人和装货物用的，这是一般的常识。但从航空专业角度看，这个回答不够完全。机身在飞机结构中的重要作用是把飞机的各部分连接到一起，具体来说：机身的前部是驾驶舱

8、，中部与机翼连接，尾部连着尾翼，机身的下面还有起落架。它既要载人载物还要起到连接飞机其他部分的作用，在空中受到的阻力还必须尽量小。这些条件就决定了机身的形状必须是长筒形。为了减少阻力，前端要缩小；为了防止尾巴在起飞时擦地，机尾就向上翘起并且缩小。典型的机身都是一个中间粗两头小的长筒。大型飞机由一组成型的隔框用多根长梁串接起来构成骨架，外边再用蒙皮包上就形成了机身。机身中间的多数隔框规格尺寸完全相同，一是为了加工方便，再者制造厂家可以在中间添加几个框架就能使机身加长，反之减几个框也可以使机身缩短。这样同一种型号的飞机就变得可伸可缩，出现一系列的变型，从而满足各种航空公司和不同业主的要求。 机翼藏

9、油箱    把一排横向排列的肋板用几根长梁串起来外边再用蒙皮包上就成为了机翼。现代飞机的翼梁、肋板及蒙皮都使用铝合金材料；过去老式飞机翼梁和肋板是木头制做的，蒙皮是用帆布做的。翼肋的形状由翼型来决定，以使机翼的外形符合空气动力学要求。机翼是中空的，为了利用这个空间，制造者用胶把它密封起来存放燃油，这样一来，机翼就变成了大油箱。飞机飞行时，机翼受到的升力是向上的，而机翼中装的燃油重力是向下的，它们会相互抵消。使机翼受力减少，它的结构就可以做得更轻巧。用机翼贮油是个一箭双雕的好创意。现在大型客机有70的燃油是装在机翼中的。像波音747客机，仅机翼就可以装110吨燃油，相当于2节

10、火车的载重量机翼上的增升装置   我们已经知道飞机速度快其升力就增加，机翼也就可以造的小一点。但是飞机在起飞和降落的时候，飞行速度都不可能太快以免发生冲出跑道等事故，可是飞机起飞时如果速度上不去，升力不足，飞机就不能飞离地面，这是一个矛盾。为此设计师们需要找出一种模式，使机翼的升力可变：在起降时升力大一些，高速飞行时升力变小一些，阻力也小一些。这个难题被一个巧妙的设计解决了。设计师们在机翼的后部内侧紧邻副翼的位置上增添了一对或几对可以活动的翼面称之为襟翼。襟翼被对称地装置在两侧机翼上。它们只能向下偏转一定的角度，有的类型在向下偏转时还可向后方伸出一段距离。襟翼向下弯曲后，它

11、改变了机翼下表面的弯曲程度，使机翼下方的空气流动变慢，同时也使机翼面积变大，这两种因素同时作用的结果是使升力加大。当然襟翼打开时阻力也会增加。飞机在起飞和降落时，都要打开襟翼以增加低速飞行时飞机的升力。起飞时飞机需更多的升力、尽量减少阻力，此时襟翼打开的角度要小，一般仅15度左右；而在飞机降落时，升力和阻力都要求尽量大，使飞机在降落的同时，速度迅速降低，保持平稳下降和滑行，此时襟翼打开的角度为25度。飞机升空以后速度提高，驾驶员就及时收好襟翼，飞机就能以较小的阻力在空中翱翔了。    除了上面提到的副翼、襟翼外，在机翼的上表面还有很多活动的小翼面，这些小翼面被命名为“挠流板

12、”。飞机降落时它们被翻起以增加阻力，并且把机翼压向地面增加机轮与地面的摩擦力千姿百态的机翼   现在世界上已知的机翼各式各样。早期的飞机设计者愿意把机翼的面积做的尽量大一些。因为机翼越大产生的升力也就越大。但当时受制造机翼材料的强度的制约，它不可能被做的太大。于是为了增大机翼的面积，设计师们就造出了多层机翼的飞机，有二层的、三层的甚至还有四层的，它们被称为双翼机、三翼机等等。以后由于技术改进使飞机的飞行速度提高从而获得了更大的升力，飞机就不再依靠增加机翼面积来提高升力了。20世纪20年代，三翼机及四翼机被淘汰出局，双翼机几乎一统天下。在同样速度下，双翼机的升力大于单翼机而且

13、安全性能也好，单翼机比不过它；但是双翼机的结构重阻力也大， 这又是它不及单翼机之处。到了20世纪30年代，随着飞机速度的提高，双翼机也没能逃脱被淘汰之命运。现在只有在小型低速的飞机中还可见到少量的双翼机，它们常被用于农田作业或短途的观光飞行，国产的运5飞机就属于这一类型。偶尔我们还可以在蓝天中寻觅到它那平稳缓慢飞行的优美身影。    飞机的飞行速度与机翼产生的升力成正比，与此同时阻力也随之变化。在达到飞机所需的升力后，为了减小阻力，高速飞机的机翼又被做小了。设计师发现当飞机的速度超过600千米小时，仅仅靠减少机翼面积也不能进一步减小阻力了。他们在探索中发现如果使机翼不再与机

14、身垂直而是形成一定的角度，这种改变就能有效地减少飞机所受的阻力。这个角度被称为后掠角，这种机翼叫后掠翼。后掠角大的机翼所受的阻力小，升力也小。因此后掠翼不适用于速度低的飞机，飞行速度越大的飞机其机翼的后掠角就越大。国产运7或神舟60型飞机，飞行速度仅为450千米小时，它们不需要后掠翼；而像飞行速度在850千米小时左右的波音737和波音757飞机，它们的后掠角为25度；波音747飞行速度在900千米小时左右，其后掠角增到37.5度；英法合建的目前飞行最快的民航机协和号飞机，它使用的是三角形的机翼，三角形前段后掠角达到70度，后段也达到57度之多。    除了以上提到的不同外，

15、机翼在形状上也是多种多样：长方形的、梯形的、三角形的等等。低速飞行的小型机，其机翼多选择长方形，除便于制造外，长度相同时长方形的面积较大也是理由之一。大型的高速飞机普遍多采用后掠的梯形机翼，超音速的客机则采用三角翼。    根据机翼在机身上安装的部位不同，又可将它们分成上单翼、中单翼及下单翼三种类型。上单翼的飞机，例如运7，是指把机翼装在机身上方的飞机。对乘客来说这种飞机的优点是不论你坐在舱内什么位置上，都可以通过舷窗饱览下面的风光，不受机翼的阻挡，机身距地面高度小上下方便。但对维修人员来说这种飞机的发动机装在机翼上离地面较高，维修时很不方便。对飞机设计人员来说，飞机的起落

16、架不好安排，有许多麻烦，但即使如此，在民航飞机中上单翼飞机数量上还是较多的。中单翼是指将机翼安装在机身中部，从理论上说这种形式的飞机所受到的飞行阻力最小，但是它的翼梁要从机身中间穿过，客舱会被一分为二，考虑到乘客肯定不会喜欢它，所以在民航运输飞机中基本没有中单翼飞机，通常用于空军的战斗机上。下单翼飞机的机翼安装在机身下，起落架容易安排，发动机等设备维修时也方便，这些优点抵消了机身高、乘客视野不佳等缺点，乐于为飞机制造厂家采用。民航系统现在运行的大型民航飞机几乎都是下单翼飞机，例如波音系列及空中客车系列等飞机怎样转弯   从飞机爬升和下降的操作情况来看，似乎只要驾驶员踩踩脚蹬

17、和控制一下方向舵，飞机就可以左转或右转了。但实际上比这要复杂的多。与地面上行驶的汽车相比，飞机多出来一个侧倾转动，而除非在路面倾斜的情况下，汽车自身是不会倾斜的。飞机在空中倾斜运动是自由的，驾驶杆向右转飞机向右倾斜，这时飞机的重力与地面垂直，可是机翼上的升力却是垂直于机翼的，此刻的升力不再指向地面的正上方而是指向斜上方。由于重力和升力的方向不同，它们不再互相平衡，于是就产生了一个垂直于机身指向右方的力，在这个力的作用下，飞机沿着一条圆弧向右转动，这与人骑自行车的体验相近似，骑车人的身体如向一侧倾斜，自行车会随之倾斜并且自动向倾斜方向转弯无须转动车把。这就是驾驶员利用驾驶杆操纵副翼使飞机转弯的道

18、理。同理，驾驶杆向左转时飞机也会向左转弯。从上面的描述，大致可以看出在飞机转弯时，驾驶杆的使用与汽车转弯时方向盘的使用是完全一致的。既然使用驾驶杆和使用脚蹬控制方向舵都能使飞机转弯，那它们之间有什么差别呢？下面让我们再进一步了解一下：如果驾驶员只用驾驶杆控制副翼使飞机转弯，例如右转弯，此时飞机向右侧倾斜，有一个向心力拉着飞机向右转，但机头所对的方向并未改变（实际上它可能由于右侧倾斜导致略向左侧偏转），于是就出现了机头向前而飞机的整体向右转的状态。恰如同一条船面向前行而整个船体却沿着圆弧行进。这样会使阻力增大，造成不必要的燃料浪费。如果驾驶员仅用脚蹬控制转弯，在机身不倾斜的状况下机头突然转向，此

19、时机翼上的气流方向发生剧变，升力下降、机身受力增大，导致飞机高度快速下落，机舱内的乘客会感觉很不舒服。所以要实现一个平稳的、使人感到舒适的转弯（航空上称为协调转弯），驾驶员必须同时使用驾驶杆和脚蹬。假如飞机需要右转弯，驾驶员就把驾驶杆向右转动同时踩右脚蹬，此时飞机机头向右转、机身向右倾，飞机在天空中画中一条高度不变的平滑圆润的向右弯曲的美丽弧线。左转弯也是如此。以上就是飞机转弯的奥妙飞机怎样上升和下降   飞机在天上飞是靠与空气的相对运动产生升力来支撑的，这跟汽车在地面上行驶受到路面的坚实支撑是大不一样的。升力的大小主要是由飞机运动的速度和迎角决定的。如果想使飞机上升，首先

20、必须加大推力提高速度，然后操纵驾驶杆抬起机头、机翼的迎角随之增大，升力进一步增加，飞机就向上爬升。正像一辆爬坡的汽车，即使增加了马力，汽车在重力作用下，速度仍会减慢，此时如果动力不足坡度又太大，汽车就会停下甚至倒溜下来。飞机在爬升时也要加大油门增加推力，但爬升坡度也要适度。如果坡度太大，即使飞机仰着头，一旦动力不足，它就会往下降落，这种情况就比较危险。飞机准备降落时，驾驶员向前推动驾驶杆，机头逐渐朝下，与此同时，降低飞行速度，飞机才能平稳下滑。此时，如果飞机以小角度下降而速度不减甚至加大，极有可能机头虽然朝下，但飞机整体却向上飘动 一杆两舵    像汽车驾驶员一样，飞机驾驶

21、员坐在驾驶舱内用手操纵驾驶杆（盘）和用脚蹬方向舵来控制飞机的飞行。但不同的是飞机上的驾驶杆（盘）是可以向前后左右四个方向活动的，驾驶杆通过钢索等机械结构直接控制升降舵和副翼。驾驶杆向前推时，由钢索牵动升降舵转向下方，机尾被气流抬向上，飞机就低头；驾驶杆向后拉时，升降舵转向上方，飞机也就抬头。驾驶杆向右转，右侧机翼上的副翼抬起、右机翼被压向下，与此同时，左侧机翼的副翼向下转、左机翼抬起，飞机向右侧倾斜。同理，当驾驶杆向左转时，飞机就向左倾斜。方向舵是用脚蹬来控制的，驾驶员踩左脚蹬时，方向舵就向左转、机头也向左；反之踩右脚蹬时机头就右转。驾驶员就是以这种方式完成对飞机三个操纵面的控制，实现了飞机围

22、绕三个轴自如地转动。听了以上的介绍，你是不是觉得开飞机很简单？有的老驾驶员开玩笑说： “开飞机其实很简单，掌握好一杆（驾驶杆）、两舵（脚蹬）就行了。”果真如此吗?事实上远不是那么容易，培养一个合格的飞机驾驶员需要很多年才行，毕竟飞机不像汽车在地面上行驶而是在高空飞行啊飞机的三个主操作面    飞机在空气中运动、船在水中运动，它们的外界载体空气和水都是流体，物理性质有许多相似之处。因此操纵飞机的飞行姿态就向操纵船只借鉴了不少经验。船在水中航行必须用舵来控制航向，安装在船尾的舵如果向右偏转，由于受水流的冲击船尾就向左偏转，船头则向右转，整个船体就都向右转了。同样在飞机的尾部也装

23、上一个可以左右活动的舵板，当它向右转时，飞机就向右转；舵板向左转时，飞机就向左转过去，这个结构就叫方向舵。    飞机在天空飞行，除了左右转弯外，它还要抬头向上或低头下降飞行，这种动作被称为俯仰，是运动于水中的船所没有的姿态。仿照方向舵的设计思路，在飞机尾部又装上一副可以上下活动的舵板，这个问题就解决了。当舵板向上翻起时，气流冲击它使机尾被压向下，此时机头就会抬起来；反之，如果舵板向下，则机尾被抬高，机头向下。整个飞机则会随机头的上下或升或降。这副舵板被称为升降舵。    飞机在空中除去可以做左右转向，上下俯仰等运动之外，它还可以环绕从机头到机尾的纵轴转

24、动或摇摆，就像大家看到过的飞机在空中的飞行特技表演似的，一侧的机翼高于另一侧的机翼，甚至还可以翻身打滚。飞机的这种运动被称为侧倾。怎么才能操纵侧倾呢？聪明的设计师们在左右机翼上各装上一个可以转动的翼面，称之为副翼。它们在同一时间内反向运动，结果就会使飞机的一侧机翼升高，另一侧机翼下沉，造成飞机的倾斜。    飞机安装设置了副翼、方向舵和升降舵，驾驶员就可以灵活地控制飞机的俯仰(低头、抬头)、转向(左转、右转)和侧倾(左侧倾、右侧倾)运动。以上这三种活动翼面被统称为操纵面飞机的基本结构    探明了风筝能够起飞的奥秘以后，发明家们就想到：如果把人放到一个容

25、器中间，把两个可以控制迎角的风筝(翼)装在两侧，再装上一台能产生推力的发动机，使这个飞行器运动起来，人不就可以上天了吗？问题一个个被解决，从伯努利定律问世以后又经历了160多年，人类升天的理想才得以实现。多么艰难的探索啊！让我们一起再回顾一下科学家们又解决了哪些难题吧！    首先的问题是平板状的机翼产生的升力不够大，而且迎角一有改变升力就出现大幅度变化。经过许多年的摸索，先行者甚至为此付出了生命的代价，飞机研制者们才逐步把平板状的机翼改造成横截面的形状为上面弧度大、下面弧度很小甚至是直线的机翼。机翼横断面的形状叫做翼型，它直接关系到机翼产生的升力和阻力的大小。现代机翼的翼

26、型即使在迎角为0度的情况下，空气流经机翼上方弧度大的路线也比流经下方弧度小的路线为长，从而使上面的气流速度快于下面，由此产生出升力。如果控制迎角使之变大，这种机翼的升力还会增加。可是迎角也不能过大，过大的迎角使气流不稳，升力可以突然降低甚至消失，这种现象叫失速。最终航空科学家们找到了使飞机获得稳定的升力并且通过控制迎角去控制升力的办法。    其次的重大研制项目是关于飞机的结构。通过不断的实践，飞机的基本结构和机翼的基本形状就确定了下来。除了用机翼提供升力，飞机还必须要有一个机身的用以安装发动机和容纳乘坐人员；飞机的起降由一套机构支撑飞机的重量和在地面的运动，这就是起落架；

27、控制飞机飞行方向及爬升下降的机械结构是机尾上的方向舵和升降舵，总称为尾翼。这下我们就清楚了，组成飞机的五大部分就是：机翼，机身，发动机，起落架和尾翼各式各样的涡轮喷气发动机民航客机安装上涡轮喷气发动机以后又发现了两个新问题：即耗油量比活塞发动机大，噪声也大。于是陆续又生产出三种新的种类。最原始的被称为纯涡轮喷气发动机，其余三种分别被命名为：涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机。    喷气发动机使用煤油为燃油。理由是煤油比汽油性能稳定，热值高。燃烧以后的煤油变成炽热的气体迅速被排出，它的能量未被充分利用，因此消耗率非常高，使用这种发动机的飞机产生的经济效益相对较低

28、。对于军用飞机问题不大，但对于民航飞机来讲其经济性能至关重要。设计者们想到活塞式飞机使用螺旋桨，燃油消耗少且效率高，那么能不能在涡轮发动机上加装一个螺旋桨呢?这种想法很容易地就实现了。因为涡轮本来就是通过旋转的轴来带动压气机的。在其中另加上一组涡轮，用它带动安装在前方的一个螺旋桨，这种新型的发动机就是涡轮螺旋桨发动机。安装有这种发动机的飞机在燃油消耗量方面大为下降，可是也因螺旋桨之故，飞行速度也下降了。这种飞机是介于纯喷气飞机和活塞式飞机之间的中间产物。它的飞行速度为600千米/小时左右，在速度和油耗方面都居于二者之中。涡轮螺旋发动机飞机90以上的推力来自螺旋桨，只有10的推力来自发动机尾部喷

29、气的气流。这种发动机现在被广泛应用于中小型民航客机上。    为了把涡轮发动机用在只需要轴动力的地方，如直升机或地面车辆等，可通过增加涡轮的数量，使燃烧气流中的能量都转变成涡轮旋转的能量，只由涡轮轴输出动力。这种发动机的喷气已经和活塞发动机排出的废气相同，不再做功。这种发动机被命名为涡轮轴发动机，普遍被用于直升机和坦克车上 确定飞行姿态    飞机在空中飞行与在地面运动的交通工具不同，它具有各种不同的飞行姿态。这指的是飞机的仰头、低头、左倾斜、右倾斜等变化。飞行姿态决定着飞机的动向，既影响飞行高度，也影响飞行的方向。低速飞行时，驾驶员靠观察地面，根据地平

30、线的位置可以判断出飞机的姿态。但由于驾驶员身体的姿态随飞机的姿态而变化，因此这种感觉并不可靠。例如当飞机转了一个很小角度的弯，机身倾斜得很厉害，驾驶员一时不能很快地调整好自己的平衡感觉，从而不能正确地判断地平线的位置，就可能导致飞机不能恢复到正确的飞行姿态上来。还有飞机在海上做夜间飞行，漆黑的天空与漆黑的大海同样都会闪烁着星光或亮光。在这茫茫黑夜中很难分辨哪里是天空，哪里是大海，稍有失误，很容易就把飞机开进海中。    为了飞行的安全，极有必要制作出一种能指示飞机飞行姿态的仪表。这块仪表必须具有这样一种性能，即能够显示出一条不随着飞机的俯仰、倾斜而变动的地平线。在表上这条线

31、的上方即为天，下方即为地。天与地都分别用不同的颜色予以区别，非常醒目。怎样才能造出这条地平线呢?设计者从玩具陀螺中获得了灵感。    许多小孩都玩过陀螺。它的神奇之处在于当它转动起来以后，无论你如何去碰它，它总是保持直立姿态，决不会躺倒。而且它转的越快，这种能保持直立的特性就越强。换句话说：陀螺转动起来后，它可以保持它的旋转轴的指向不受外界的干扰，指向它起始的方向。利用这个原理，在l9世纪末就制造出来陀螺仪，它的核心部分是一个高速转动的陀螺，专业术语叫转子。把转子装在一个各方向均可自由转动的支架上，这就是陀螺仪。把陀螺仪安装到其他设备上，不管这个设备如何运动，陀螺仪内转子旋

32、转轴的方向是不会改变的。飞机发明后不久，陀螺仪就被用到了飞机上。把陀螺仪的支架和机身连在一起，它的转子在高速旋转时，旋转轴垂直于地面，有一根横向指示杆和转子轴垂直交叉相连。飞机可以改变飞行姿态，但转子轴会始终指向地面，横向标示杆就始终和地平线平行，它在仪表中被叫做人造地平线，这个仪表被称为地平仪，也叫姿态指引仪。在实际飞行时，驾驶员在任何时都应相信地平仪指示出的飞行姿态而不是相信自己的感觉判断，从而避免因飞机的剧烈俯仰倾斜动作导致的判断失误，这样才能保证飞机安全飞行 飞行离不开仪表    飞机在空中飞行，驾驶员时刻要知道当时的飞行高度、速度、所在位置、飞行姿态、燃油消耗情况

33、等许许多多数据。根据这些数据的变化，操纵调整飞行状态以便与空中环境相适应。早期的飞机上只安装了很少的仪表，全靠驾驶员用自己的耳目观察及用大脑分析飞行情况来驾驶飞机。在低空低速飞行时，用这种方式操纵飞机还勉强可以保证安全飞行。飞行速度和飞行高度增加以后，仅靠驾驶员的感觉就无法适应这种种变化，各种功能的飞行仪表被大量研制出并装置在飞机上。这些仪表可以准确地测量出飞机飞行时的各种参数。驾驶员只需要注意观察仪表上显示的数据，就能准确地知道飞机所处的状态。飞行仪表就好比是飞机的耳目，依靠它们，飞机才不会在天空中“瞎”飞。    进入20世纪70年代，使用电子显像技术以及电子计算机技术

34、对飞机上的仪表装置进行了一次大改造。电子计算机不仅可以收集处理各种参数，而且可以据此进行分析比较，发布指令甚至代替人去操纵飞机，飞机真好像有了自己的“大脑”。电子显像管可以把几十甚至几百条信息用醒目的符号、鲜明的色彩映现在为数不多的屏幕上。驾驶舱过去的模样完全改变了。老式飞机中，驾驶舱内设5个位置，分别是：正、副驾驶员、飞行机械师、报务员、领航员。他们每人面前都有一大堆仪表和操纵装置，个个都忙个不停地工作。正、副驾驶员负责驾驶飞机；飞行机械师管理着发动机；报务员的任务是通过收发电报与外界联系；领航员则根据飞行速度、风速、地图等不断计算着飞机的位置及航向。根据领航员的计算结果，驾驶员才能驾驶飞机

35、在正确的航道上飞行。现代飞机的驾驶舱内，只有正、副驾驶员在驾驶飞机。位于他们面前的是整洁明亮的仪表板，好几块显示屏上闪烁着各种数据和图形。驾驶员除了在飞机起飞和降落时全神贯注地操纵飞机外，在飞行的其余大部分时间里，他们都只是神态从容地用眼睛监视着电脑自动操纵飞机。这种变化极大地加强了飞行的安全性。最近30年以来，飞机制造业方面最大的进步主要表现在机上的仪表和电子仪器的先进性上。从前每架飞机制造的成本中，仪表所用资金只占5左右，而现在超过30，而且这种上升的趋势仍在不断发展谈谈“黑匣子”    一架飞机失事后，有关部门都要千方百计地去寻找飞机上落下来的“黑匣子”。因为黑匣子是

36、判断飞行事故原因最重要及最直接的证据。虽然叫黑匣子，其实它的颜色却不是黑的，这只是约定俗成的一个俗名。它的正式名字是飞行信息记录系统。在电子技术中，把只注重其输入和输出的信号而不关注其内部情况的仪器统统称为黑匣子。飞行信息记录系统是一种典型的黑匣子式的仪器。为了方便，业内人士都叫它黑匣子，传到社会上，公众也只知道飞机上有个黑匣子。飞行信息记录系统包括两套仪器：一个是驾驶舱话音记录器，实际上就是一个磁带录音机。从飞行开始后，它就不停地把驾驶舱内的各种声音，例如谈话、发报及其他各种声音响动全部录下来。但它只能保留停止录音前30分钟内的声音。第二部分是飞行数据记录器，它把飞机上的各种数据即时记录在磁

37、带上。早期的记录器只能记录20多种数据，现在记录的数据已可达到60种以上。其中有l6种是重要的必录数据，如飞机的加速度、姿态、推力、油量、操纵面的位置等等。记录的时间范围是最近的25小时。25小时以前的记录就被抹掉。    有了这两个记录器，平时在一段飞行过后，有关人员把记录回放，用以重现已被发现的失误或故障。维修人员利用它可以比较容易地找到故障发生的位置；飞行人员可以用它来检查飞机飞行性能和操作上的不足之外，改进飞行技术。一旦飞机失事，这个记录系统就成为最直接的事故分析依据。为了保证记录的真实性和客观性，驾驶员只能查阅记录的内容而不能控制记录器的工作或改动记录内容。为了确

38、保记录器即使在飞机失事后也能保存下来，就必须把它放在飞机上最安全的部位。根据统计资料知道飞机尾翼下方的机尾是飞机上最安全的地方，于是就把这个“黑匣子”安装在此处。黑匣子被放进一个(或两个)特殊钢材制造的耐热抗震的容器中， 此容器为球形或长方形，它能承受自身重力1000倍的冲击、经受11000的高温30分钟而不被破坏，在海水中浸泡30天而不进水。为了便于寻找它的踪影，国际民航组织规定此容器要漆成醒目的桔红色而不是黑色或其他颜色。在它的内部装有自动信号发生器能发射无线电信号，以便于空中搜索；还装有超声波水下定位信标，当黑匣子落入水中后可以自动连续30天发出超声波信号。有了以上这些技术措施的保障，不

39、管是经过猛烈撞击的、烈火焚烧过的、掉人深海中的黑匣子，在飞机失事之后，绝大多数都能被寻找到。根据它的记录，航空事故分析业务进展了一大步。在保障飞安全，改进飞机设计直至促进航空技术进步各方面，黑匣子都是功不可没啊! 计算机管理飞机飞行   飞机能不能不用驾驶员，自动去飞行?早在地平仪被装在飞机上以后，有人就在琢磨这个想法。l914年，一名美国发明家斯派雷利用地平仪上陀螺指针做为飞机平飞的标准，用电器装置测出飞机飞行时和这个标准的偏离，再用机械装置予以校正，就使飞机保持在平飞的状态上。这就是世界上第一台自动驾驶仪。虽然它只能保持飞机的平飞，但它给后人以启迪，从此开始了飞机自动飞

40、行的时代。    20世纪70年代，电子计算机进入飞机，飞机有了自己的电子“大脑”。首先使用了三个电子计算机(飞行控制计算机)分别控制飞机三个轴的飞行状态。此时的飞机不仅能被控制平飞，而且可以控制转弯和升降。考虑到飞机在做转弯和升降运动时，它的推力必须相应的发生变化，为了要顺利地完成这些过程，就有必要同时控制发动机的推力。于是第二步又在飞机上加装了管理推力的推力控制计算机。飞机由于有了自行控制飞行姿态和推力的能力，初步实现了自动任意飞行。但它也只限于保持在已设定的路线上的飞行。它还没能与机上的仪表系统全面联系起来，对外界的变化及时做出反应。为了使飞机真正实现自动控制飞行的全

41、过程，也就是能“独立自主”，这就需要统一管理上述两套系统(姿态和推力)并且与其他仪表系统实行大联合。所以第三步是在飞机上又装上一台能力更强的计算机，全面管理和协调飞行。这台统管全局的计算机叫飞行管理计算机。它是飞机的核心中枢。在这个中枢的数据库内存储着各个机场及各条航路的数据。驾驶员只要选定航路的起点和终点，将命令输人这台计算机内，它就可以代替驾驶员指挥飞机起飞、爬升、巡航、下降直到降落在目的地机场。这套系统还可以在飞行全过程中即时发出指令，使飞机按照最佳的飞行状态、最合理的使用推力、最经济的油耗飞完全程，从而实现了全程自动化飞行。听起来，由这套计算机系统控制的飞机飞得比由驾驶员控制飞得还好，

42、那么，是不是以后飞机飞行就不需要驾驶员了?答案是：不行。原因之一是飞机的航行线路要由驾驶员设定并输入到计算机中去；原因之二是飞机在起飞和降落这两个阶段中，变化因素太多，计算机只能按预先编好的程序动作，不具备灵活反应的能力；原因之三是即使飞机在巡航状态时，驾驶员可以不做任何动作去控制飞机，但他必须监视这个机器“大脑”的工作。万一这台“大脑”出现什么故障或反应不够及时，驾驶员要立刻接管驾驶飞机的任务，这样才能保证飞行安全。RVSM 最小垂直间隔（RVSM Reduced Vertical Separation Minimum）是指在实行RVSM运行的空域内，在FL290至FL410（包含这两个高度

43、层)之间的垂直间隔标准由2000英尺缩小到1000英尺。按照这样的标准从事的飞行活动称之为最小垂直间隔飞行。另外我们还要知道什么是RVSM的转换空域：从非RVSM空域到RVSM空域之间的转换空域，即从2000英尺垂直间隔的标准垂直间隔空域过渡到1000英尺垂直间隔的RVSM空域，或者离开1000英尺垂直间隔的RVSM空域，进入到2000英尺垂直间隔的区域，称作RVSM转换区域。有时由于天气条件和交通情况的综合原因，在当地区域空中交通管制（ATC）宣布暂时停止RVSM运行那一时刻，保持飞机的垂直间隔由原来的1000英尺扩大到2000英尺；或者区域航空管制宣布取消暂时停止RVSM运行的禁令那一时刻

44、，飞机从2000英尺垂直间隔变为1000英尺的垂直间隔，同一区域的垂直间隔的转换也称作RVSM转换区域。 RVSM运行历史20世纪60年代，由于当时民用客机所使用的压力感应式气压高度表在高度超过FL300后灵敏度会大幅降低，而飞机的最佳巡航高度已经显著增加，因此，在FL290高度层飞行的民用飞机之间的标准垂直间隔改为2000英尺，同时，国际民航组织（ICAO）也于1966年作出飞机的转换高度为FL290的相关规定。随着科学技术的发展，越来越多高精度的高度测量设备相继出现，加之全球空管水平不断提高，缩小航空器垂直飞行间隔成为当务之急。80年代初，国际民用航空组织（ICAO）成立专门小组，开始探讨

45、有关修改航空器垂直飞行间隔标准问题。经过各种风险评估后认为：在FL290以上空域飞行的最小垂直间隔从600米（2000英尺）缩减到300米（1000英尺）在技术上是可行的，可以满足预定的安全标准，使空域容量大大增加，并且能够带来显著的经济效益。在90年，首先在大西洋实施了缩小垂直间隔（RVSM）的运行，并根据运行的经验制定了相应的运行规范和有关规章1997年首先在北大西洋航路或空域从FL330FL370（含这两个高度层）之间实施了300米（1000英尺）的垂直间隔试运行，一年以后，试运行高度层扩展到FL310FL390。随后在太平洋区域也进行了相关试运行。2007年11月22日，在中国境内高空

46、开始实施RVSM，实施缩小垂直间隔之前，我国8400米以上飞行高度层实施600米的垂直间隔。缩小垂直间隔之后，缩小为300米，飞机巡航高度层将由原来7个增加到13个GPUGPU是Ground Power Unit 的缩写，地面动力装置。它可在地面向飞机供电供气，使用GPU还是APU取决于航空公司辅助动力装置APU作用是给飞机在地面主发动机关车的时候提供空调引气和电源，提供压缩空气供发动机启动，在飞行过程中如果有发动机停车，也可以用来向飞机提供气源和电源。一般装在飞机的尾部。APU的作用是向飞机独立地提供电力和压缩空气，也有少量的APU可以向飞机提供附加推力。飞机在地面上起飞前，由APU供电来启

47、动主发动机，从而不需依靠地面电、气源车来发动飞机。在地面时APU提供电力和压缩空气，保证客舱和驾驶舱内的照明和空调，在飞机起飞时使发动机功率全部用于地面加速和爬升，改善了起飞性能。降落后，仍由APU供应电力照明和空调，使主发动机提早关闭，从而节省了燃油，降低机场噪声。通常在飞机爬升到一定高度（5000米以下）辅助动力装置关闭但在飞行中当主发动机空中停车时， APU可在一定高度（一般为10000米）以下的高空中及时启动，为发动机重新启动提供动力。辅助动力装置的核心部分是一个小型的涡轮发动机，大部分是专门设计的，也有一部分由涡桨发动机改装而成，一般装在机身最后段的尾锥之内，在机身上方垂尾附近开有进

48、气口，排气直接由尾锥后端的排气口排出。发动机前端除正常压气级外装有一个工作压气级，它向机身前部的空调组件输送高温的压缩空气，以保证机舱的空调系统工根同时还带动一个发电机，可以向飞机电网送出115V的三相电流。APU有自己单独启动电动机，由单独的电池供电，有独立的附加齿轮箱、润滑系统、冷却系统和防火装置。它的燃油来自飞机上总的燃油系统。APU是动力装置中一个完整的独立系统，但是在控制上它和整架飞机是一体的。它的控制板装在驾驶员上方仪表板上，它的启动程序、操纵、监控及空气输出都由电子控制组件协调，并显示到驾驶舱相关位置，如EICAS的屏幕上。现代化的大、中型客机上，APU是保证发动机空中停车后再启

49、动的主要装备，它直接影响飞行安全。APU又是保证飞机停在地面时，客舱舒适的必要条件，这会影响旅客对乘机机型的选择。因此APU成为飞机上一个重要的不可或缺的系统。风切变    风切变是在短短距离内风向、风速发生明显突变的状况。强烈的风切变瞬间可以是飞机过早的或者被迫复飞。在一定条件下还可导致飞机失速和难以操纵的危险，甚至导致飞行事故复飞GA（Go Around）：由于机场障碍或飞机本身发生故障（常见的是起落架放不下来），以及其他不宜降落的条件存在时，飞机中止着陆重新拉起转入爬升的过程，称为复飞。飞机在着陆前有一个决断高度，在飞机下降到这一高度时，仍不具备着陆条件时，就应加大油

50、门复飞，然后再次进行着陆，这一过程同起飞、着陆的全过程是一样的，一般经过一转弯、二转弯、三转弯、四转弯，然后对准跑道延长线再次着陆。如果着陆条件仍不具备，则可能再次复飞或飞到备用机场降落。需要明确指出的是，复飞并不可怕，按程序进行复飞不会有任何危险，民航飞机降落前都预先设定了复飞程序，自动化程度高，这是一个很基本的飞行操作程序 反推装民航机上的涡轮风扇发动机一般都有反推装置（ReverseThrust），它的原理是用导流板使发动机排气的方向发生偏转，倾斜向前方喷气，以产生向后的拉力使飞机在着陆滑跑过程更快地减速。当我们乘座民航客机降落时，机轮在接地前发动机推力很小，所以机舱内听到的噪音也较小。

51、机轮接地后，由于机轮在跑道上高速滑行，所以机舱内的震动和噪音都明显增大。紧接着就能听到发动机声音重新增大（轰鸣），这个声音就是发动机反推的噪音，如果坐在发动机附近的座位上，还能看到发动机后半部分张开的反推导流板。 顺便一提另一种反推装置：涡轮螺桨发动机（例如运七所用的）反推原理不是向前喷气，而是使螺旋桨的桨叶角大幅度反向偏转（称为反桨），以在桨叶上产生向后的气动力制动ETOPS     延伸航程运行（ETOPS）是指双发飞机在其飞行航路上至少有一点距可用机场的距离超过飞机以经批准的一台发动机不工作的巡航速度（在标准条件下静止大气中）飞行1小时的航程的飞行

52、。ETOPS为(ExtendedTwin-engineOPerationS)的缩写，中文翻译为：双发飞机延伸航程运行。ETOPS是国际民航管理机构专门为了保证双发飞机安全飞行而提出的一项特别的要求。当双发飞机的一台发动机或主要系统发生故障时，要求飞机能在剩余一台发动机工作的情况下，在规定时间内飞抵最近的备降机场（改航机场diversionairport）。这就是通常所说的ETOPS要求。比如，获得“180分钟ETOPS”就是指飞机单发失效的情况下飞往备降机场所规定的时间不能超过180分钟。这样就要求该飞机在航路选择上应满足要求。ETOPS主要应用在跨洋飞行，因为此时可供选择的备降机场较少，如果

53、没有ETOPS能力，意味着飞机需要选择尽量靠海岸线的航路飞行，以确保安全。简单而言，ETOPS能力越强，意外着航空公司可以利用双发飞机开辟更多的直飞跨洋航线。ETOPS的目的是提供高水平的安全性，便于双发飞机不受先前限制的与四发和三发飞机一样续航 偏航阻尼器     偏航阻尼的作用是保持飞机由于荷兰滚和气流颠簸引起飞机在其垂直轴线的稳定性。在飞行中偏航阻尼系统计算机发出指令给方向舵，使其成比例的阻尼飞机的航向不稳定性，降低飞机的航向不稳定性到最小，使飞机的飞行更平稳。 空中走廊涵义   空中走廊，是在两点连线的两侧各有4-5公里宽度的

54、空中飞行通道，供航空器在走廊内实施点与点之间的飞行。设置空中走廊的目的，是使航空器严格按照走廊进行飞行，避免航空器进入走廊之外的限制区域。  相关介绍    北京、上海、广州、成都、西安、沈阳等大城市都设有空中走廊。飞机去这些大城市的机场，都不可随意飞越城市上空直接去机场，必须先飞向指定的地点（即走廊口），然后沿着空中走廊，再飞向机场降落 前缘缝翼 前缘缝翼是安装在基本机翼前缘的一段或者几段狭长小翼（如美制轰炸机B1B机翼上有七段前缘缝翼)，是靠增大翼型弯度来获得升力增加的一种增升装置。下面用前缘缝翼的一个剖面来看看它的工作原理(如图所示)。在前缘缝翼闭

55、合时（即相当于没有安装前缘缝翼），随着迎角的增大，机翼上表面的分离区逐渐向前移，当迎角增大到临界迎角时，机翼的升力系数急剧下降，机翼失速。当前缘缝翼打开时，它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙，下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面，增大了上翼面附面层中气流的速度，降低了压强，消除了这里的分离旋涡，从而延缓了气流分离，避免了大迎角下的失速，使得升力系数提高。因此，前缘缝翼的作用主要有两个：一是延缓机翼上的气流分离，提高了飞机的临界迎角，使得飞机在更大的迎角下才会发生失速；二是增大机翼的升力系数。其中增大临界迎角的作用是主要的。这种装置在大迎角下，特别是接近或超过基本机翼的临界迎角时才

56、使用，因为只有在这种情况下，机翼上才会产生气流分离盲降是仪表着陆系统 ILS （Instrument Landing System）的俗称。因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下，引导飞机进近着陆，所以人们就把仪表着陆系统称为盲降。 仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统，它是二战后于1947年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备。全世界的仪表着陆系统都采用ICAO的技术性能要求，因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。 仪表着陆系统通常由一个甚高频（VHF）航向信标台、一个特高频（UHF）下滑信标台和几个甚高频（V

57、HF）指点标组成。航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，下滑信标给出仰角25°35°的下滑面，这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。指点标沿进近路线提供键控校准点即距离跑道入口一定距离处的高度校验，以及距离入口的距离。飞机从建立盲降到最后着陆阶段，若飞机低于盲降提供的下滑线，盲降系统就会发出告警。 盲降的作用在天气恶劣、能见度低的情况下显得尤为突出。它可以在飞行员肉眼难以发现跑道或标志时，给飞机提供一个可靠的进近着陆通道，以便让飞行员掌握位置、方位、下降高度，从而安全着陆。根据盲降的精密度，盲降给飞机提供的进近着陆标准不一样，因此盲降可分为类标准。

58、类盲降的天气标准是前方能见度不低于800米（半英里）或跑道视程不小于550米，着陆最低标准的决断高不低于60米（200英尺），也就是说，类盲降系统可引导飞机在下滑道上，自动驾驶下降至机轮距跑道标高高度60米的高度。若在此高度飞行员看清跑道即可实施落地，否则就得复飞。 类盲降标准是前方能见度为400米（14英里）或跑道视程不小于350米，着陆最低标准的决断高不低于30米（100英尺）。同类一样，自动驾驶下降至决断高度30米，若飞行员目视到跑道，即可实施着陆，否则就得复飞。 类盲降的天气标准指任何高度都不能有效地看到跑道，只能由驾驶员自行作出着陆的决定，无决断高度。 类盲降又可细分为ABC三个子类

59、。 A类的天气标准是前方能见度200米（700英尺）、决断高低于30米或无决断高度，但应考虑有足够的中止着陆距离，跑道视程不小于200米； B类的天气标准是前方能见度50米（150英尺），决断高度低于15米或无决断高，跑道视程小于200米但不小于50米，保证接地后有足够允许滑行的距离； C类无决断高和无跑道视程的限制，也就是说“伸手不见五指”的情况下，凭借盲降引导可自动驾驶安全着陆滑行。目前ICAO还没有批准C类运行。 我国目前省（区）局级及以上机场和大部分航站都已装有盲降，近几年新建和扩建的机场均装有双向盲降，其中只有北京、广州、上海，成都机场的盲降系统达到了类运行标准，其余机场都按类标准开放。 厦门机场早期仅主降方向05号跑道开放类盲降,1993年开始的机场扩建工程建设