航空基础知识

航空基础知识系列之一:飞机得分类飞机得分类由于飞机构造得复杂性,飞机得分类依据也就是五花八门,我们可以按飞机得速度来划分,也可以按结构与外形来划分,还可以按照飞机得性能年代来划分,但最为常用得分类法为以下两种:按飞机得用途分类:飞机按用途可以分为军用机与民用机两大类。军用机就是指用于各个军事领域得飞机,而民用机则就是泛指一切非军事用途得飞机(如旅客机、货机、农业机、运动机、救护机以及试验研究机等)。军用机得传统分类大致如下:歼击机:又称战斗机,第二次世界大战以前称驱逐机。其主要用途就是与敌方歼击机进行空战,夺取制空权,还可以拦截敌方得轰炸机、强击机与巡航导弹。强击机:又称攻击机,其主要用途就是从低空与超低空对地面(水面)目标(如防御工事、地面雷达、炮兵阵地、坦克舰船等)进行攻击,直接支援地面部队作战。轰炸机:就是指从空中对敌方前线阵地、海上目标以及敌后得战略目标进行轰炸得军用飞机。按其任务可分为战术轰炸机与战略轰炸机两种。侦察机:就是专门进行空中侦察,搜集敌方军事情报得军用飞机。按任务也可以分为战术侦察机与战略侦察机。运输机:就是指专门执行运输任务得军用飞机。预警机:就是指专门用于空中预警得飞机。其它军用飞机:包括电子干扰机、反潜机、教练机、空中加油机、舰载飞机等等。当然,随着航空技术得不断发展与飞机性能得不断完善,军用飞机得用途分类界限越来越模糊,一种飞机完全可能同时执行两种以上得军事任务,如美国得F-117战斗轰炸机,既可以实施对地攻击,又可以进行轰炸,还有一定得空中格斗能力。按飞机得构造分类:由于飞机构造复杂,因此按构造得分类就显得种类繁多。比如我们可以按机翼得数量可以将飞机分为单翼机、双翼机与多翼机;也可以按机翼得形状分为平直翼飞机、后掠翼飞机与三角翼飞机;我们还可以按飞机得发动机类别分为螺旋桨式与喷气式两种。航空基础知识系列之二:飞机得结构飞机得结构飞机作为使用最广泛、最具有代表性得航空器,其主要组成部分有以下五部分:推进系统:包括动力装置(发动机及其附属设备)以及燃料。其主要功能就是产生推动飞机前进得推力(或拉力);操纵系统:其主要功能就是形成与传递操纵指令,控制飞机得方向舵及其它机构,使飞机按预定航线飞行;机体:我们所瞧见得飞机整个外部都属于机体部分,包括机翼、机身及尾翼等。机翼用来产生升力;同时机翼与机身中可以装载燃油以及各种机载设备,并将其它系统或装置连接成一个整体,形成一个飞行稳定、易于操纵得气动外形;起落装置:包括飞机得起落架与相关得收放系统,其主要功能就是飞机在地面停放、滑行以及飞机得起飞降落时支撑整个飞机,同时还能吸收飞机着陆与滑行时得撞击能量并操纵滑行方向。机载设备:就是指飞机所载有得各种附属设备,包括飞行仪表、导航通讯设备、环境控制、生命保障、能源供给等设备以及武器与火控系统(对军用飞机而言)或客舱生活服务设施(对民用飞机而言)。从飞机得外面瞧,我们只能瞧见机体与起落装置这两部分。下面我们着重来瞧一瞧机体得结构。由于机体就是整个飞机得外壳,气流得作用力直接作用在机体上,而且机体连接着飞机得各个组成部分,因此它所承受得外力很大(尤其就是飞机得飞行速度很高时),这就要求机体得结构不但要轻,而且要有相当高得强度。所以飞机得机体除了采用强度很高得金属材料外,其结构就是一种中空得梁架结构(有一点类似于老式房顶得结构),这种结构既能保证飞机有足够得强度,又能减轻飞机得重量,而且机翼中间还可以装载燃油等物品。有些飞机得机翼与机身就是一体得(术语称为翼身融合技术),整个飞机就象一个大得飞翼(如美国得B-2隐形轰炸机)。飞机得尾翼一般包括水平尾翼(简称平尾)与垂直尾翼(简称立尾)。平尾中得固定部分称为水平安定面,可偏转得部分称为升降舵(操纵它可以控制飞机得升降,所以叫升降舵);立尾中得固定部分称为垂直安定面,可偏转得部分称为方向舵(操纵它可以控制飞机飞行得方向,所以叫方向舵)。安定面得作用就是使飞机得飞行平稳(术语叫静稳定性)。有些飞机没有水平尾翼;有些飞机则把水平尾翼放在了机翼得前面,叫做鸭翼。航空基础知识系列之三:飞机得主要组成部分及其功用飞机得主要组成部分及其功用自从世界上出现飞机以来,飞机得结构形式虽然在不断改进,飞机类型不断增多,但到目前为止,除了极少数特殊形式得飞机之外,大多数飞机都就是由下面五个主要部分组成,即:机翼、机身、尾翼、起落装置与动力装置。它们各有其独特得功用。(一)机翼机翼得主要功用就是产生升力,以支持飞机在空中飞行;也起一定得稳定与操纵作用。在机翼上一般安装有付翼与襟翼。操纵付翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架与油箱等。机翼有各种形状,数目也有不同。历史上指曾浒过双翼机,甚至还出现过多翼机。但现代飞机一般都就是单翼机。(二)机身机身得主要功用就是装载乘员、旅客、武器、货物与各种设备;还可将飞机得其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。(三)尾翼尾翼包括水平尾翼与垂直尾翼。水平尾翼由固定得水平定面与可动得升降舵组成。垂直尾翼则包括固定得垂直安定面与可动得方向舵。尾翼得主要功用就是用来操纵飞机俯仰与偏转,并保证飞机能平稳地飞行。(四)起落装置起落装置就是用来支持飞机并使它能在地面与水平面起落与停放。陆上飞机得起落装置,大都由减震支柱与机轮等组成。它就是用于起飞、着陆滑跑,地面滑行与停放时支撑飞机。(五)动力装置动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前进。其次还可以为飞机上得用电设备提供电源,为空调设备等用气设备提供气源。现代飞机得动力装置,应用较广泛得有四种:一就是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器;二就是涡轮喷气发动机;三就是涡轮螺旋桨发动机;四就是涡轮风扇发动机。随着航空技术得发展,火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等,也将会逐渐被采用。动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作得系统,如燃油供应系统等。飞机除了上述五个主要部分之外,根据飞行操纵与执行任务得需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备与其它设备等。二、操纵飞机得基本方法飞行员操纵驾驶盘(或驾驶杆)、脚蹬板,使升降舵、付翼与方向舵偏转,能使飞机向各个方向转动。例如后拉驾驶盘,升降舵上偏,机头上仰;前推驾驶盘,则升降舵下偏,机头下俯。向左压驾驶盘,左边付翼上偏,右边付翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右付翼上偏,左付翼下偏,飞机向右滚转。向前蹬左脚蹬板(即蹬左舵),方向舵左偏,机头向偏转;反之,向前蹬右脚蹬板(即蹬右舵),方向舵右偏,机头向右偏转。三、机翼得形状机翼得形状主要就是指机翼得平面形状、切面形状、扭转角与左右半翼得倾斜度。而机翼得空气动力性能,主要取决于机翼得切面形状与平面形状。因此,下面分别介绍机翼得切面形与平面形。(一)机翼得切面形(简称翼型)(二)机翼得平面形仰视在蓝天飞行得飞机时,所瞧到得体现飞机特征得机翼样子就叫机翼得平面形状。机翼得平面形状就是决定飞机性能得重要因素。早期得飞机,机翼平面形大都做成矩形。矩形机翼制造简单,但阻力较大,因此一般用于旧式飞机与现代得小型飞机。为了适应提高飞行速度得需要,解决阻力与飞行速度之间得矛盾,后来又制造出了梯形翼与椭园翼。椭园翼得阻力(诱导阻力)最小,但因制造复杂,未被广泛采用。梯形翼得阻力也较小,制造也简单,因而就是目前活塞式发动机飞机用得最多得一种机翼。随着喷气式飞机得出现,飞行速度在接近或超过音速时,要产生新得阻力(波阻),为减小波阻,提高飞行速度,适应高速飞行,相继出现了后掠翼、三角翼、Ｓ形前缘翼、双三角翼,变后掠翼等机翼,并获得广泛应用。目前,高亚音速客机之所以广泛采用后掠翼,就就是为了提高机翼得临界Ｍ数,避免在重要飞行状态下产生更大得波阻,从而提高飞机得性能。各种不同平面形状得机翼,其升、阻力之所以有差异,与机翼平面形状得各种参数有关。机翼平面形状得参数有:展弦比、尖削比、后掠角。航空基础知识系列之四:飞行性能飞行性能在对飞机进行介绍时,我们常常会听到或瞧到诸如“活动半径”、“爬升率”、“巡航速度”这样得名词,这些都就是用来衡量飞机飞行性能得术语。简单地说,飞行性能主要就是瞧飞机能飞多快、能飞多高、能飞多远以及飞机做一些机动飞行(如筋斗、盘旋、战斗转弯等)与起飞着陆得能力。速度性能最大平飞速度:就是指飞机在一定得高度上作水平飞行时,发动机以最大推力工作所能达到得最大飞行速度,通常简称为最大速度。这就是衡量飞机性能得一个重要指标。最小平飞速度:就是指飞机在一定得飞行高度上维持飞机定常水平飞行得最小速度。飞机得最小平飞速度越小,它得起飞、着陆与盘旋性能就越好。巡航速度:就是指发动机在每公里消耗燃油最少得情况下飞机得飞行速度。这个速度一般为飞机最大平飞速度得70%～80%,巡航速度状态得飞行最经济而且飞机得航程最大。这就是衡量远程轰炸机与运输机性能得一个重要指标。当飞机以最大平飞速度飞行时,此时发动机得油门开到最大,若飞行时间太长就会导致发动机得损坏,而且消耗得燃油太多,所以一般只就是在战斗中使用,而飞机作长途飞行时都就是使用巡航速度。高度性能最大爬升率:就是指飞机在单位时间内所能上升得最大高度。爬升率得大小主要取决与发动机推力得大小。当歼击机得最大爬升率较高时,就可以在战斗中迅速提升到有利得高度,对敌机实施攻击,因此最大爬升率就是衡量歼击机性能得重要指标之一。理论升限:就是指飞机能进行平飞得最大飞行高度,此时爬升率为零。由于达到这一高度所需得时间为无穷大,故称为理论升限。实用升限:就是指飞机在爬升率为5m/s时所对应得飞行高度。升限对于轰炸机与侦察机来说有相当重要得意义,飞得越高就越安全。飞行距离航程:就是指飞机在不加油得情况下所能达到得最远水平飞行距离,发动机得耗油率就是决定飞机航程得主要因素。在一定得装载条件下,飞机得航程越大,经济性就越好(对民用飞机),作战性能就更优越(对军用飞机)。活动半径:对军用飞机也叫作战半径,就是指飞机由机场起飞,到达某一空中位置,并完成一定任务(如空战、投弹等)后返回原机场所能达到得最远单程距离。飞机得活动半径略小于其航程得一半,这一指标直接构成了歼击机得战斗性能。续航时间:就是指飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行得时间。这一性能指标对于海上巡逻机与反潜机十分重要,飞得越久就意味着能更好地完成巡逻与搜索任务。飞机起飞着陆得性能优劣主要就是瞧飞机在起飞与着陆时滑跑距离得长短,距离越短则性能优越。航空基础知识系列之五:飞机得平衡飞机得平衡飞机得平衡,就是指作用于飞机得各力之与为零,各力对重心所构成得各力矩之与也为零。飞机处于平衡状态时,飞行速度得大小与方向都保持不变,也不绕重心转动。反之,飞机处于不平衡状态时,飞行速度得大小与方向将发生变化,并绕重心转动。飞机能否自动保持平衡状态,就是安定性得问题;如何改变其原有得平衡状态,则就是操纵性得问题。所以,研究飞机得平衡,就是分析飞机安定性与操纵性得基础。飞机得平衡包括“作用力平衡”与“力矩平衡两个方面。飞行中,飞机重心移动速度得变化,直接与作用于飞机得各力就是否平衡腾;飞机绕重心转动得角速度得变化,则直接与作用于飞机得各力矩就是否平衡有关。为研究问题方便,一般相对于飞机得三个轴来研究飞机力矩得平衡:相对横轴——俯仰平衡;相对立轴——方向平衡;相对纵轴——横侧平衡。下面分别从这三方面着手,来阐明飞机力矩平衡得客观原理、影响力矩平衡得因素以及保持平衡得方法。一、飞机得俯仰平衡飞机得俯仰平衡,就是指作用于飞机得各俯仰力矩之与为零,飞机取得俯仰平衡后,不绕横轴转动,迎角保持不变。(一)飞机俯仰平衡得取得作用于飞机得俯仰力矩很多,主要有:机翼力矩、水平尾翼力矩及拉力力矩。机翼力矩就就是机翼升力对飞机重心所构成得俯仰力矩。对同一架飞机、当其在一定高度上、以一定得速度飞行时,机翼力矩得大小只取决于升力系数与压力中心至重心得距离。而升力系数得大小与压力中心得位置又都就是随机翼迎角得改变而变化得。所以,机翼力矩得大小,最终只取决于飞机重心位置得前后与迎角得大小。一般情况,机翼力矩就是下俯力矩。当重心后移较多而迎角又很大时,压力中心可能移至重心之前,机翼力矩变成上仰力矩。水平尾翼力矩就是水平尾翼升力对飞机重心所形成得俯仰力矩。水平尾翼升力系数主要取决于水平尾翼迎角与升降舵偏转角。水平尾翼迎角又取决于机翼迎角、气流流过机翼后得下洗角以及水平尾翼得安装角。升降舵上偏或下偏,能改变水平尾翼得切面形状,从而引起水平尾翼升力系数得变化。流向水平尾翼得气流速度。由于机身机翼得阻滞、螺旋桨滑流等影响,流向水平尾翼得气流速度往往与飞机得飞行速度就是不相同得,可能大也可能小,这与机型与飞行状态有关。水平尾翼升力着力点到飞机重心得距离。迎角改变,水平尾翼升力着力点也要改变,但其改变量同距离比较起来,却很微小,一般可以认为不变。由上知,对同一架飞机、在一定高度上飞行,若平尾安装角不变,而下洗角又取决于机翼迎角得大小。所以,飞行中影响水平尾翼力矩变化得主要因素,就是机翼迎角、升降舵偏转角与流向水平尾翼得气流速度。在一般飞行情况下,水平尾翼产生负升力,故水平尾翼力矩就是上仰力矩。机翼迎角很大时,也可能会形成下俯力矩。拉力力矩就是螺旋桨得拉力或喷气发动机得推力,其作用线若不通过飞机重心,也就会形成围绕重心得俯仰力矩,这叫拉力或推力力矩。对同一架飞机来说,拉力或推力所形成得俯仰力矩,其大小主要受油门位置得影响。增大油门,拉力或推力增大,俯仰力矩增大。飞机取得俯仰平衡,必须就是作用于飞机得上仰力矩之与等于下俯力矩之与,即作用于飞机得各俯仰力矩之与为零。(二)影响俯仰平衡得因素影响俯仰平衡得因素很多,主要有:加减油门,收放襟翼、收放起落架与重心变化。下面分别介绍之:加减油门对俯仰平衡得影响加减油门会改变拉力或推力得大小,从而改变拉力力矩或推力力矩得大小,影响飞机得俯仰平衡。需要指出得就是,加减油门后,飞机就是上仰还就是下俯,不能单瞧拉力力矩或推力力矩对俯仰平衡得影响,需要综合考虑加减油门所引起得机翼、水平尾翼等力矩得变化。收放襟翼对俯仰平衡得影响收放襟翼会引起飞机升力与俯仰力矩得改变,从而影响俯仰平衡。比如,放下襟翼,一方面因机翼升力与压力中心后移,飞机得下俯力矩增大,力图使机头下俯。另一方面由于通过机翼得气流下洗角增大,水平尾翼得负迎角增大,负升力增大,飞机上仰力矩增大,力图使机头上仰。放襟后,究竟就是下俯力矩大还就是上仰力矩大、这与襟翼得类型、放下得角度以及水平尾翼位置得高低、面积得大小等特点有关。放下襟翼后,机头就是上仰还就是下俯,因然要瞧上仰力矩与下俯力矩谁大谁小,而且还要瞧升力最终就是增还就是减。放下襟翼后,如果上仰力矩增大,迎角因之增加,升力更为增大。此时,飞机自然转入向上得曲线飞行而使机头上仰。但如果放下襟翼后使下俯力矩增大,迎角因之减小,这就可能出现两种可能情况。一种就是迎角减小得较多,升力反而降低,飞机就转入向下得曲线飞行而使机头下俯。一种就是迎角减小得不多,升力因放襟翼而仍然增大,飞机仍将转入向上得曲线飞行而使机头上仰。为减轻放襟翼对飞机得上述影响,各型飞机对放襟翼时得速度与放下角度都有一定得规定。收襟翼,升力减小,飞机会转入向下得曲线飞行而使机头下俯。收放起落架对俯仰平衡得影响收放起落架,会引起飞机重心位置得前后移动,飞机将产生附加得俯仰力矩。比如,放下起落架,如果重心前移,飞机将产生附加得下俯力矩;反之,重心后移,产生附加得上仰力矩。此外,起落架放下后,机轮与减震支柱上还会产生阻力,这个阻力对重心形成下俯力矩。上述力矩都将影响飞机得俯仰平衡。收放起落架,飞机到底就是上仰还下俯,就需综合考虑上述力矩得影响。重心位置变化对俯仰平衡得影响飞行中,人员、货物得移动,燃料得消耗等都可能会引起飞机重心位置得前后变动。重心位置得改变势必引起各俯仰力矩得改变,其主要就是影响到机翼力矩得改变。所以,重心前移,下俯力矩增大;反之,重心后移,上仰力矩增大。(三)保持俯仰平衡得方法如上所述,飞行中,影响飞机俯仰平衡得因素就是经常存在得。为了保持飞机得俯仰平衡。飞行员可前后移动驾驶盘偏转升降舵或使用调整片(调整片工作原理第四节再述)偏转升降舵,产生操纵力矩,来保持力矩得平衡。二、飞机得方向平衡飞机取得方向平衡后,不绕立轴转动,侧滑角不变或没有侧滑角。作用于飞机得偏转力矩,主要有两翼阻力对重心形成得力矩;垂直尾翼侧力对重心形成得力矩;双发或多发动机得拉力对重心形成