航空基礎知識

航空基礎知識系列之一:飛機得分類飛機得分類由于飛機構造得復雜性,飛機得分類依據(jù)也就是五花八門,我們可以按飛機得速度來劃分,也可以按結構與外形來劃分,還可以按照飛機得性能年代來劃分,但最為常用得分類法為以下兩種:按飛機得用途分類:飛機按用途可以分為軍用機與民用機兩大類。軍用機就是指用于各個軍事領域得飛機,而民用機則就是泛指一切非軍事用途得飛機(如旅客機、貨機、農(nóng)業(yè)機、運動機、救護機以及試驗研究機等)。軍用機得傳統(tǒng)分類大致如下:殲擊機:又稱戰(zhàn)斗機,第二次世界大戰(zhàn)以前稱驅逐機。其主要用途就是與敵方殲擊機進行空戰(zhàn),奪取制空權,還可以攔截敵方得轟炸機、強擊機與巡航導彈。強擊機:又稱攻擊機,其主要用途就是從低空與超低空對地面(水面)目標(如防御工事、地面雷達、炮兵陣地、坦克艦船等)進行攻擊,直接支援地面部隊作戰(zhàn)。轟炸機:就是指從空中對敵方前線陣地、海上目標以及敵后得戰(zhàn)略目標進行轟炸得軍用飛機。按其任務可分為戰(zhàn)術轟炸機與戰(zhàn)略轟炸機兩種。偵察機:就是專門進行空中偵察,搜集敵方軍事情報得軍用飛機。按任務也可以分為戰(zhàn)術偵察機與戰(zhàn)略偵察機。運輸機:就是指專門執(zhí)行運輸任務得軍用飛機。預警機:就是指專門用于空中預警得飛機。其它軍用飛機:包括電子干擾機、反潛機、教練機、空中加油機、艦載飛機等等。當然,隨著航空技術得不斷發(fā)展與飛機性能得不斷完善,軍用飛機得用途分類界限越來越模糊,一種飛機完全可能同時執(zhí)行兩種以上得軍事任務,如美國得F-117戰(zhàn)斗轟炸機,既可以實施對地攻擊,又可以進行轟炸,還有一定得空中格斗能力。按飛機得構造分類:由于飛機構造復雜,因此按構造得分類就顯得種類繁多。比如我們可以按機翼得數(shù)量可以將飛機分為單翼機、雙翼機與多翼機;也可以按機翼得形狀分為平直翼飛機、后掠翼飛機與三角翼飛機;我們還可以按飛機得發(fā)動機類別分為螺旋槳式與噴氣式兩種。航空基礎知識系列之二:飛機得結構飛機得結構飛機作為使用最廣泛、最具有代表性得航空器,其主要組成部分有以下五部分:推進系統(tǒng):包括動力裝置(發(fā)動機及其附屬設備)以及燃料。其主要功能就是產(chǎn)生推動飛機前進得推力(或拉力);操縱系統(tǒng):其主要功能就是形成與傳遞操縱指令,控制飛機得方向舵及其它機構,使飛機按預定航線飛行;機體:我們所瞧見得飛機整個外部都屬于機體部分,包括機翼、機身及尾翼等。機翼用來產(chǎn)生升力;同時機翼與機身中可以裝載燃油以及各種機載設備,并將其它系統(tǒng)或裝置連接成一個整體,形成一個飛行穩(wěn)定、易于操縱得氣動外形;起落裝置:包括飛機得起落架與相關得收放系統(tǒng),其主要功能就是飛機在地面停放、滑行以及飛機得起飛降落時支撐整個飛機,同時還能吸收飛機著陸與滑行時得撞擊能量并操縱滑行方向。機載設備:就是指飛機所載有得各種附屬設備,包括飛行儀表、導航通訊設備、環(huán)境控制、生命保障、能源供給等設備以及武器與火控系統(tǒng)(對軍用飛機而言)或客艙生活服務設施(對民用飛機而言)。從飛機得外面瞧,我們只能瞧見機體與起落裝置這兩部分。下面我們著重來瞧一瞧機體得結構。由于機體就是整個飛機得外殼,氣流得作用力直接作用在機體上,而且機體連接著飛機得各個組成部分,因此它所承受得外力很大(尤其就是飛機得飛行速度很高時),這就要求機體得結構不但要輕,而且要有相當高得強度。所以飛機得機體除了采用強度很高得金屬材料外,其結構就是一種中空得梁架結構(有一點類似于老式房頂?shù)媒Y構),這種結構既能保證飛機有足夠得強度,又能減輕飛機得重量,而且機翼中間還可以裝載燃油等物品。有些飛機得機翼與機身就是一體得(術語稱為翼身融合技術),整個飛機就象一個大得飛翼(如美國得B-2隱形轟炸機)。飛機得尾翼一般包括水平尾翼(簡稱平尾)與垂直尾翼(簡稱立尾)。平尾中得固定部分稱為水平安定面,可偏轉得部分稱為升降舵(操縱它可以控制飛機得升降,所以叫升降舵);立尾中得固定部分稱為垂直安定面,可偏轉得部分稱為方向舵(操縱它可以控制飛機飛行得方向,所以叫方向舵)。安定面得作用就是使飛機得飛行平穩(wěn)(術語叫靜穩(wěn)定性)。有些飛機沒有水平尾翼;有些飛機則把水平尾翼放在了機翼得前面,叫做鴨翼。航空基礎知識系列之三:飛機得主要組成部分及其功用飛機得主要組成部分及其功用自從世界上出現(xiàn)飛機以來,飛機得結構形式雖然在不斷改進,飛機類型不斷增多,但到目前為止,除了極少數(shù)特殊形式得飛機之外,大多數(shù)飛機都就是由下面五個主要部分組成,即:機翼、機身、尾翼、起落裝置與動力裝置。它們各有其獨特得功用。(一)機翼機翼得主要功用就是產(chǎn)生升力,以支持飛機在空中飛行;也起一定得穩(wěn)定與操縱作用。在機翼上一般安裝有付翼與襟翼。操縱付翼可使飛機滾轉;放下襟翼能使機翼升力增大。另外,機翼上還可安裝發(fā)動機、起落架與油箱等。機翼有各種形狀,數(shù)目也有不同。歷史上指曾滸過雙翼機,甚至還出現(xiàn)過多翼機。但現(xiàn)代飛機一般都就是單翼機。(二)機身機身得主要功用就是裝載乘員、旅客、武器、貨物與各種設備;還可將飛機得其它部件如尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體。(三)尾翼尾翼包括水平尾翼與垂直尾翼。水平尾翼由固定得水平定面與可動得升降舵組成。垂直尾翼則包括固定得垂直安定面與可動得方向舵。尾翼得主要功用就是用來操縱飛機俯仰與偏轉,并保證飛機能平穩(wěn)地飛行。(四)起落裝置起落裝置就是用來支持飛機并使它能在地面與水平面起落與停放。陸上飛機得起落裝置,大都由減震支柱與機輪等組成。它就是用于起飛、著陸滑跑,地面滑行與停放時支撐飛機。(五)動力裝置動力裝置主要用來產(chǎn)生拉力或推力,使飛機前進。其次還可以為飛機上得用電設備提供電源,為空調設備等用氣設備提供氣源?，F(xiàn)代飛機得動力裝置,應用較廣泛得有四種:一就是航空活塞式發(fā)動機加螺旋槳推進器;二就是渦輪噴氣發(fā)動機;三就是渦輪螺旋槳發(fā)動機;四就是渦輪風扇發(fā)動機。隨著航空技術得發(fā)展,火箭發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、原子能航空發(fā)動機等,也將會逐漸被采用。動力裝置除發(fā)動機外,還包括一系列保證發(fā)動機正常工作得系統(tǒng),如燃油供應系統(tǒng)等。飛機除了上述五個主要部分之外,根據(jù)飛行操縱與執(zhí)行任務得需要,還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、安全設備與其它設備等。二、操縱飛機得基本方法飛行員操縱駕駛盤(或駕駛桿)、腳蹬板,使升降舵、付翼與方向舵偏轉,能使飛機向各個方向轉動。例如后拉駕駛盤,升降舵上偏,機頭上仰;前推駕駛盤,則升降舵下偏,機頭下俯。向左壓駕駛盤,左邊付翼上偏,右邊付翼下偏,飛機向左滾轉;反之,向右壓駕駛盤右付翼上偏,左付翼下偏,飛機向右滾轉。向前蹬左腳蹬板(即蹬左舵),方向舵左偏,機頭向偏轉;反之,向前蹬右腳蹬板(即蹬右舵),方向舵右偏,機頭向右偏轉。三、機翼得形狀機翼得形狀主要就是指機翼得平面形狀、切面形狀、扭轉角與左右半翼得傾斜度。而機翼得空氣動力性能,主要取決于機翼得切面形狀與平面形狀。因此,下面分別介紹機翼得切面形與平面形。(一)機翼得切面形(簡稱翼型)(二)機翼得平面形仰視在藍天飛行得飛機時,所瞧到得體現(xiàn)飛機特征得機翼樣子就叫機翼得平面形狀。機翼得平面形狀就是決定飛機性能得重要因素。早期得飛機,機翼平面形大都做成矩形。矩形機翼制造簡單,但阻力較大,因此一般用于舊式飛機與現(xiàn)代得小型飛機。為了適應提高飛行速度得需要,解決阻力與飛行速度之間得矛盾,后來又制造出了梯形翼與橢園翼。橢園翼得阻力(誘導阻力)最小,但因制造復雜,未被廣泛采用。梯形翼得阻力也較小,制造也簡單,因而就是目前活塞式發(fā)動機飛機用得最多得一種機翼。隨著噴氣式飛機得出現(xiàn),飛行速度在接近或超過音速時,要產(chǎn)生新得阻力(波阻),為減小波阻,提高飛行速度,適應高速飛行,相繼出現(xiàn)了后掠翼、三角翼、Ｓ形前緣翼、雙三角翼,變后掠翼等機翼,并獲得廣泛應用。目前,高亞音速客機之所以廣泛采用后掠翼,就就是為了提高機翼得臨界Ｍ數(shù),避免在重要飛行狀態(tài)下產(chǎn)生更大得波阻,從而提高飛機得性能。各種不同平面形狀得機翼,其升、阻力之所以有差異,與機翼平面形狀得各種參數(shù)有關。機翼平面形狀得參數(shù)有:展弦比、尖削比、后掠角。航空基礎知識系列之四:飛行性能飛行性能在對飛機進行介紹時,我們常常會聽到或瞧到諸如“活動半徑”、“爬升率”、“巡航速度”這樣得名詞,這些都就是用來衡量飛機飛行性能得術語。簡單地說,飛行性能主要就是瞧飛機能飛多快、能飛多高、能飛多遠以及飛機做一些機動飛行(如筋斗、盤旋、戰(zhàn)斗轉彎等)與起飛著陸得能力。速度性能最大平飛速度:就是指飛機在一定得高度上作水平飛行時,發(fā)動機以最大推力工作所能達到得最大飛行速度,通常簡稱為最大速度。這就是衡量飛機性能得一個重要指標。最小平飛速度:就是指飛機在一定得飛行高度上維持飛機定常水平飛行得最小速度。飛機得最小平飛速度越小,它得起飛、著陸與盤旋性能就越好。巡航速度:就是指發(fā)動機在每公里消耗燃油最少得情況下飛機得飛行速度。這個速度一般為飛機最大平飛速度得70%～80%,巡航速度狀態(tài)得飛行最經(jīng)濟而且飛機得航程最大。這就是衡量遠程轟炸機與運輸機性能得一個重要指標。當飛機以最大平飛速度飛行時,此時發(fā)動機得油門開到最大,若飛行時間太長就會導致發(fā)動機得損壞,而且消耗得燃油太多,所以一般只就是在戰(zhàn)斗中使用,而飛機作長途飛行時都就是使用巡航速度。高度性能最大爬升率:就是指飛機在單位時間內所能上升得最大高度。爬升率得大小主要取決與發(fā)動機推力得大小。當殲擊機得最大爬升率較高時,就可以在戰(zhàn)斗中迅速提升到有利得高度,對敵機實施攻擊,因此最大爬升率就是衡量殲擊機性能得重要指標之一。理論升限:就是指飛機能進行平飛得最大飛行高度,此時爬升率為零。由于達到這一高度所需得時間為無窮大,故稱為理論升限。實用升限:就是指飛機在爬升率為5m/s時所對應得飛行高度。升限對于轟炸機與偵察機來說有相當重要得意義,飛得越高就越安全。飛行距離航程:就是指飛機在不加油得情況下所能達到得最遠水平飛行距離,發(fā)動機得耗油率就是決定飛機航程得主要因素。在一定得裝載條件下,飛機得航程越大,經(jīng)濟性就越好(對民用飛機),作戰(zhàn)性能就更優(yōu)越(對軍用飛機)?；顒影霃?對軍用飛機也叫作戰(zhàn)半徑,就是指飛機由機場起飛,到達某一空中位置,并完成一定任務(如空戰(zhàn)、投彈等)后返回原機場所能達到得最遠單程距離。飛機得活動半徑略小于其航程得一半,這一指標直接構成了殲擊機得戰(zhàn)斗性能。續(xù)航時間:就是指飛機耗盡其可用燃料所能持續(xù)飛行得時間。這一性能指標對于海上巡邏機與反潛機十分重要,飛得越久就意味著能更好地完成巡邏與搜索任務。飛機起飛著陸得性能優(yōu)劣主要就是瞧飛機在起飛與著陸時滑跑距離得長短,距離越短則性能優(yōu)越。航空基礎知識系列之五:飛機得平衡飛機得平衡飛機得平衡,就是指作用于飛機得各力之與為零,各力對重心所構成得各力矩之與也為零。飛機處于平衡狀態(tài)時,飛行速度得大小與方向都保持不變,也不繞重心轉動。反之,飛機處于不平衡狀態(tài)時,飛行速度得大小與方向將發(fā)生變化,并繞重心轉動。飛機能否自動保持平衡狀態(tài),就是安定性得問題;如何改變其原有得平衡狀態(tài),則就是操縱性得問題。所以,研究飛機得平衡,就是分析飛機安定性與操縱性得基礎。飛機得平衡包括“作用力平衡”與“力矩平衡兩個方面。飛行中,飛機重心移動速度得變化,直接與作用于飛機得各力就是否平衡騰;飛機繞重心轉動得角速度得變化,則直接與作用于飛機得各力矩就是否平衡有關。為研究問題方便,一般相對于飛機得三個軸來研究飛機力矩得平衡:相對橫軸——俯仰平衡;相對立軸——方向平衡;相對縱軸——橫側平衡。下面分別從這三方面著手,來闡明飛機力矩平衡得客觀原理、影響力矩平衡得因素以及保持平衡得方法。一、飛機得俯仰平衡飛機得俯仰平衡,就是指作用于飛機得各俯仰力矩之與為零,飛機取得俯仰平衡后,不繞橫軸轉動,迎角保持不變。(一)飛機俯仰平衡得取得作用于飛機得俯仰力矩很多,主要有:機翼力矩、水平尾翼力矩及拉力力矩。機翼力矩就就是機翼升力對飛機重心所構成得俯仰力矩。對同一架飛機、當其在一定高度上、以一定得速度飛行時,機翼力矩得大小只取決于升力系數(shù)與壓力中心至重心得距離。而升力系數(shù)得大小與壓力中心得位置又都就是隨機翼迎角得改變而變化得。所以,機翼力矩得大小,最終只取決于飛機重心位置得前后與迎角得大小。一般情況,機翼力矩就是下俯力矩。當重心后移較多而迎角又很大時,壓力中心可能移至重心之前,機翼力矩變成上仰力矩。水平尾翼力矩就是水平尾翼升力對飛機重心所形成得俯仰力矩。水平尾翼升力系數(shù)主要取決于水平尾翼迎角與升降舵偏轉角。水平尾翼迎角又取決于機翼迎角、氣流流過機翼后得下洗角以及水平尾翼得安裝角。升降舵上偏或下偏,能改變水平尾翼得切面形狀,從而引起水平尾翼升力系數(shù)得變化。流向水平尾翼得氣流速度。由于機身機翼得阻滯、螺旋槳滑流等影響,流向水平尾翼得氣流速度往往與飛機得飛行速度就是不相同得,可能大也可能小,這與機型與飛行狀態(tài)有關。水平尾翼升力著力點到飛機重心得距離。迎角改變,水平尾翼升力著力點也要改變,但其改變量同距離比較起來,卻很微小,一般可以認為不變。由上知,對同一架飛機、在一定高度上飛行,若平尾安裝角不變,而下洗角又取決于機翼迎角得大小。所以,飛行中影響水平尾翼力矩變化得主要因素,就是機翼迎角、升降舵偏轉角與流向水平尾翼得氣流速度。在一般飛行情況下,水平尾翼產(chǎn)生負升力,故水平尾翼力矩就是上仰力矩。機翼迎角很大時,也可能會形成下俯力矩。拉力力矩就是螺旋槳得拉力或噴氣發(fā)動機得推力,其作用線若不通過飛機重心,也就會形成圍繞重心得俯仰力矩,這叫拉力或推力力矩。對同一架飛機來說,拉力或推力所形成得俯仰力矩,其大小主要受油門位置得影響。增大油門,拉力或推力增大,俯仰力矩增大。飛機取得俯仰平衡,必須就是作用于飛機得上仰力矩之與等于下俯力矩之與,即作用于飛機得各俯仰力矩之與為零。(二)影響俯仰平衡得因素影響俯仰平衡得因素很多,主要有:加減油門,收放襟翼、收放起落架與重心變化。下面分別介紹之:加減油門對俯仰平衡得影響加減油門會改變拉力或推力得大小,從而改變拉力力矩或推力力矩得大小,影響飛機得俯仰平衡。需要指出得就是,加減油門后,飛機就是上仰還就是下俯,不能單瞧拉力力矩或推力力矩對俯仰平衡得影響,需要綜合考慮加減油門所引起得機翼、水平尾翼等力矩得變化。收放襟翼對俯仰平衡得影響收放襟翼會引起飛機升力與俯仰力矩得改變,從而影響俯仰平衡。比如,放下襟翼,一方面因機翼升力與壓力中心后移,飛機得下俯力矩增大,力圖使機頭下俯。另一方面由于通過機翼得氣流下洗角增大,水平尾翼得負迎角增大,負升力增大,飛機上仰力矩增大,力圖使機頭上仰。放襟后,究竟就是下俯力矩大還就是上仰力矩大、這與襟翼得類型、放下得角度以及水平尾翼位置得高低、面積得大小等特點有關。放下襟翼后,機頭就是上仰還就是下俯,因然要瞧上仰力矩與下俯力矩誰大誰小,而且還要瞧升力最終就是增還就是減。放下襟翼后,如果上仰力矩增大,迎角因之增加,升力更為增大。此時,飛機自然轉入向上得曲線飛行而使機頭上仰。但如果放下襟翼后使下俯力矩增大,迎角因之減小,這就可能出現(xiàn)兩種可能情況。一種就是迎角減小得較多,升力反而降低,飛機就轉入向下得曲線飛行而使機頭下俯。一種就是迎角減小得不多,升力因放襟翼而仍然增大,飛機仍將轉入向上得曲線飛行而使機頭上仰。為減輕放襟翼對飛機得上述影響,各型飛機對放襟翼時得速度與放下角度都有一定得規(guī)定。收襟翼,升力減小,飛機會轉入向下得曲線飛行而使機頭下俯。收放起落架對俯仰平衡得影響收放起落架,會引起飛機重心位置得前后移動,飛機將產(chǎn)生附加得俯仰力矩。比如,放下起落架,如果重心前移,飛機將產(chǎn)生附加得下俯力矩;反之,重心后移,產(chǎn)生附加得上仰力矩。此外,起落架放下后,機輪與減震支柱上還會產(chǎn)生阻力,這個阻力對重心形成下俯力矩。上述力矩都將影響飛機得俯仰平衡。收放起落架,飛機到底就是上仰還下俯,就需綜合考慮上述力矩得影響。重心位置變化對俯仰平衡得影響飛行中,人員、貨物得移動,燃料得消耗等都可能會引起飛機重心位置得前后變動。重心位置得改變勢必引起各俯仰力矩得改變,其主要就是影響到機翼力矩得改變。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,飛行中,影響飛機俯仰平衡得因素就是經(jīng)常存在得。為了保持飛機得俯仰平衡。飛行員可前后移動駕駛盤偏轉升降舵或使用調整片(調整片工作原理第四節(jié)再述)偏轉升降舵,產(chǎn)生操縱力矩,來保持力矩得平衡。二、飛機得方向平衡飛機取得方向平衡后,不繞立軸轉動,側滑角不變或沒有側滑角。作用于飛機得偏轉力矩,主要有兩翼阻力對重心形成得力矩;垂直尾翼側力對重心形成得力矩;雙發(fā)或多發(fā)動機得拉力對重心形成