飞机是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。
一、飞机飞行原理:
1、飞机上升是根据伯努利原理,即流体(包括气流和水流)的流速越大,其压强越小;流速越小,其压强越大。
2、飞机的机翼做成的形状就可以使通过它机翼下方的流速低于上方的流速,从而产生了机翼上、下方的压强差(即下方的压强大于上方的压强),因此就有了一个升力,这个压强差(或者说是升力的大小)与飞机的前进速度有关。
3、当飞机前进的速度越大,这个压强差,即升力也就越大。所以飞机起飞时必须高速前行,这样就可以让飞机升上天空。当飞机需要下降时,它只要减小前行的速度,其升力自然会变小,小于飞机的重量,它就会下降着陆了。
二、飞机的组成:
大多数飞机都是由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成。
1.机翼:主要功用是为飞机提供升力,以支持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚,放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。
2.机身:主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
3.尾翼:包括水平尾翼(平尾)和垂直尾翼(垂尾)。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,以及保证飞机能平稳地飞行。
动图封面
4.起落装置:飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成,作用是起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。
5.动力装置:主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。
三、机翼的形状
机翼的形状主要是指机翼的平面形状、切面形状、扭转角和左右半翼的倾斜度。而机翼的空气动力性能,主要取决于机翼的切面形状和平面形状。因此,下面分别介绍机翼的切面形和平面形。
仰视在蓝天飞行的飞机时,所看到的体现飞机特征的机翼样子就叫机翼的平面形状。机翼的平面形状是决定飞机性能的重要因素。
早期的飞机,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和现代的小型飞机。为了适应提高飞行速度的需要,解决阻力与飞行速度之间的矛盾,后来又制造出了梯形翼和椭圆翼。椭圆翼的阻力(诱导阻力)最小,但因制造复杂,未被广泛采用。梯形翼的阻力也较小,制造也简单,因而是目前活塞式发动机飞机用的最多的一种机翼。随着喷气式飞机的出现,飞行速度在接近或超过音速时,要产生新的阻力(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,就是为了提高机翼的临界M数,避免在重要飞行状态下产生更大的波阻,从而提高飞机的性能。各种不同平面形状的机翼,其升、阻力之所以有差异,与机翼平面形状的各种参数有关。机翼平面形状的参数有:展弦比、尖削比、后掠角
四、飞机升力、阻力的产生
(1)升力的产生
从流线谱可以看出:空气流到机翼前缘,分成上、下两股,分别沿机翼上、下表面流过,而在机翼后缘重新汇合向后流去。在机翼上表面,由于比较凸出,流管变细,说明流速加快,压力降低。在机翼下表面,气流受到阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。于是,机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和,就是机翼的升力。
(2)阻力的产生
阻力是与飞机运动方向相反的空气动力,起着阻碍飞机前进的作用,按其产生的原因可分为摩擦,产生一个阻止飞机前进的力。这个力就是摩擦阻力。
五、飞机的分类
飞机不仅广泛应用于民用运输和科学研究,还是现代军事里的重要武器,所以又分为民用飞机和军用飞机。
民用飞机除客机和运输机以外还有农业机、森林防护机、航测机、医疗救护机、游览机、公务机、体育机,试验研究机、气象机、特技表演机、执法机等。
飞机还可按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类:
1.按机翼的数目,可分为单翼机、双翼机和多翼机。按机翼相对于机身的位置,可分为下单翼、中单翼和上单翼飞机。
2.按机翼平面形状,可分为平直翼飞机、后掠翼飞机、前掠翼飞机和三角翼飞机。
3.按水平尾翼的位置和有无水平尾翼,可分为正常布局飞机(水平尾翼在机翼之后)、鸭式飞机(前机身装有小翼面)和无尾飞机(没有水平尾翼);正常布局飞机有单垂尾、双垂尾、多垂尾和V型尾翼等型式。
4.按用途可分为战斗机、轰炸机、攻击机、拦截机。按推进装置的类型,可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机;
5.按发动机的类型,可分为活塞式飞机、涡轮螺旋桨式飞机和喷气式飞机;按发动机的数目,可分为单发飞机、双发飞机和多发飞机。
6.按起落装置的型式,可分为陆上飞机、水上飞机和水陆两用飞机。
飞机还可按飞机的飞行性能进行分类:
1.按飞机的飞行速度,可分为亚音速飞机、超音速飞机和高超音速飞机。
2.按飞机的航程,可分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。
