航空基礎知識

航空根底知識系列之一:飛機的分類飛機的分類由于飛機構造的復雜性，飛機的分類依據也是五花八門，我們可以按飛機的速度來劃分，也可以按構造和外形來劃分，還可以按照飛機的性能代來劃分，但最為常用的分類法為以下兩種：按飛機的用途分類：飛機按用途可以分為軍用機和民用機兩大類。軍用機是指用于各個軍事領域的飛機，而民用機則是泛指一切非軍事用途的飛機(如旅客機、貨機、農業(yè)機、運動機、救護機以及試驗研究機等)。軍用機的傳統(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。其主要用途是與敵方殲擊機進展空戰(zhàn)，奪取制空權，還可以攔截敵方的轟炸機、強擊機和巡航導彈。強擊機：又稱攻擊機，其主要用途是從低空和超低空對地面(水面)目標(如防御工事、地面雷達、炮兵陣地、坦克艦船等)進展攻擊，直接支援地面部隊作戰(zhàn)。轟炸機：是指從空中對敵方前線陣地、海上目標以及敵后的戰(zhàn)略目標進展轟炸的軍用飛機。按其任務可分為戰(zhàn)術轟炸機和戰(zhàn)略轟炸機兩種。偵察機：是專門進展空中偵察，搜集敵方軍事情報的軍用飛機。按任務也可以分為戰(zhàn)術偵察機和戰(zhàn)略偵察機。運輸機：是指專門執(zhí)行運輸任務的軍用飛機。預警機：是指專門用于空中預警的飛機。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，隨著航空技術的不斷開展和飛機性能的不斷完善，軍用飛機的用途分類界限越來越模糊，一種飛機完全可能同時執(zhí)行兩種以上的軍事任務，如美國的117戰(zhàn)斗轟炸機，既可以實施對地攻擊，又可以進展轟炸，還有一定的空中搏斗能力。按飛機的構造分類：由于飛機構造復雜，因此按構造的分類就顯得種類繁多。比方我們可以按機翼的數(shù)量可以將飛機分為單翼機、雙翼機和多翼機；也可以按機翼的形狀分為平直翼飛機、后掠翼飛機和三角翼飛機；我們還可以按飛機的發(fā)動機類別分為螺旋槳式和噴氣式兩種。航空根底知識系列之二:飛機的構造飛機的構造飛機作為使用最廣泛、最具有代表性的航空器，其主要組成局部有以下五局部：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。其主要功能是產生推動飛機前進的推力(或拉力)；操縱系統(tǒng)：其主要功能是形成與傳遞操縱指令，控制飛機的方向舵及其它機構，使飛機按預定航線飛行；機體：我們所看見的飛機整個外部都屬于機體局部，包括機翼、機身及尾翼等。機翼用來產生升力；同時機翼和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、易于操縱的氣動外形；起落裝置：包括飛機的起落架和相關的收放系統(tǒng)，其主要功能是飛機在地面停放、滑行以及飛機的起飛降落時支撐整個飛機，同時還能吸收飛機著陸和滑行時的撞擊能量并操縱滑行方向。機載設備：是指飛機所載有的各種附屬設備，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)或客艙生活效勞設施(對民用飛機而言)。從飛機的外面看，我們只能看見機體和起落裝置這兩局部。下面我們著重來看一看機體的構造。由于機體是整個飛機的外殼，氣流的作用力直接作用在機體上，而且機體連接著飛機的各個組成局部，因此它所承受的外力很大(尤其是飛機的飛行速度很高時)，這就要求機體的構造不但要輕，而且要有相當高的強度。所以飛機的機體除了采用強度很高的金屬材料外，其構造是一種中空的梁架構造(有一點類似于老式房頂?shù)臉嬙?，這種構造既能保證飛機有足夠的強度，又能減輕飛機的重量，而且機翼中間還可以裝載燃油等物品。有些飛機的機翼和機身是一體的(術語稱為翼身融合技術)，整個飛機就象一個大的飛翼(如美國的2隱形轟炸機)。飛機的尾翼一般包括水平尾翼(簡稱平尾)和垂直尾翼(簡稱立尾)。平尾中的固定局部稱為水平安定面，可偏轉的局部稱為升降舵(操縱它可以控制飛機的升降，所以叫升降舵)；立尾中的固定局部稱為垂直安定面，可偏轉的局部稱為方向舵(操縱它可以控制飛機飛行的方向，所以叫方向舵)。安定面的作用是使飛機的飛行平穩(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的前面，叫做鴨翼。航空根底知識系列之三：飛機的主要組成局部及其功用飛機的主要組成局部及其功用自從世界上出現(xiàn)飛機以來，飛機的構造形式雖然在不斷改良，飛機類型不斷增多，但到目前為止，除了極少數(shù)特殊形式的飛機之外，大多數(shù)飛機都是由下面五個主要局部組成，即：機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置。它們各有其獨特的功用?！惨弧硻C翼機翼的主要功用是產生升力，以支持飛機在空中飛行；也起一定的穩(wěn)定和操縱作用。在機翼上一般安裝有付翼和襟翼。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、起落架和油箱等。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)代飛機一般都是單翼機?！捕硻C身機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備；還可將飛機的其它部件如尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體?！踩澄惨砦惨戆ㄋ轿惨砗痛怪蔽惨?。水平尾翼由固定的水平定面和可動的升降舵組成。垂直尾翼則包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的主要功用是用來操縱飛機俯仰和偏轉，并保證飛機能平穩(wěn)地飛行?！菜摹称鹇溲b置起落裝置是用來支持飛機并使它能在地面和水平面起落和停放。陸上飛機的起落裝置，大都由減震支柱和機輪等組成。它是用于起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時支撐飛機?！参濉硠恿ρb置動力裝置主要用來產生拉力或推力，使飛機前進。其次還可以為飛機上的用電設備提供電源，為空調設備等用氣設備提供氣源?，F(xiàn)代飛機的動力裝置，應用較廣泛的有四種：一是航空活塞式發(fā)動機加螺旋槳推進器；二是渦輪噴氣發(fā)動機；三是渦輪螺旋槳發(fā)動機；四是渦輪風扇發(fā)動機。隨著航空技術的開展，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)動機正常工作的系統(tǒng)，如燃油供給系統(tǒng)等。飛機除了上述五個主要局部之外，根據飛行操縱和執(zhí)行任務的需要，還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、平安設備和其它設備等。二、操縱飛機的根本方法飛行員操縱駕駛盤〔或駕駛桿〕、腳蹬板，使升降舵、付翼和方向舵偏轉，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、機翼的形狀機翼的形狀主要是指機翼的平面形狀、切面形狀、扭轉角和左右半翼的傾斜度。而機翼的空氣動力性能，主要取決于機翼的切面形狀和平面形狀。因此，下面分別介紹機翼的切面形和平面形。〔一〕機翼的切面形〔簡稱翼型〕〔二〕機翼的平面形仰視在藍天飛行的飛機時，所看到的表達飛機特征的機翼樣子就叫機翼的平面形狀。機翼的平面形狀是決定飛機性能的重要因素。早期的飛機，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和現(xiàn)代的小型飛機。為了適應提高飛行速度的需要，解決阻力與飛行速度之間的矛盾，后來又制造出了梯形翼和橢園翼。橢園翼的阻力〔誘導阻力〕最小，但因制造復雜，未被廣泛采用。梯形翼的阻力也較小，制造也簡單，因而是目前活塞式發(fā)動機飛機用的最多的一種機翼。隨著噴氣式飛機的出現(xiàn)，飛行速度在接近或超過音速時，要產生新的阻力〔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，就是為了提高機翼的臨界Ｍ數(shù)，防止在重要飛行狀態(tài)下產生更大的波阻，從而提高飛機的性能。各種不同平面形狀的機翼，其升、阻力之所以有差異，與機翼平面形狀的各種參數(shù)有關。機翼平面形狀的參數(shù)有：展弦比、尖削比、后掠角。航空根底知識系列之四:飛行性能飛行性能在對飛機進展介紹時，我們常常會聽到或看到諸如“活動半徑〞、“爬升率〞、“巡航速度〞這樣的名詞，這些都是用來衡量飛機飛行性能的術語。簡單地說，飛行性能主要是看飛機能飛多快、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〕和起飛著陸的能力。速度性能最大平飛速度：是指飛機在一定的高度上作水平飛行時，發(fā)動機以最大推力工作所能到達的最大飛行速度，通常簡稱為最大速度。這是衡量飛機性能的一個重要指標。最小平飛速度：是指飛機在一定的飛行高度上維持飛機定常水平飛行的最小速度。飛機的最小平飛速度越小，它的起飛、著陸和盤旋性能就越好。巡航速度：是指發(fā)動機在每公里消耗燃油最少的情況下飛機的飛行速度。這個速度一般為飛機最大平飛速度的70%～80%，巡航速度狀態(tài)的飛行最經濟而且飛機的航程最大。這是衡量遠程轟炸機和運輸機性能的一個重要指標。當飛機以最大平飛速度飛行時，此時發(fā)動機的油門開到最大，假設飛行時間太長就會導致發(fā)動機的損壞，而且消耗的燃油太多，所以一般只是在戰(zhàn)斗中使用，而飛機作長途飛行時都是使用巡航速度。高度性能最大爬升率：是指飛機在單位時間內所能上升的最大高度。爬升率的大小主要取決與發(fā)動機推力的大小。當殲擊機的最大爬升率較高時，就可以在戰(zhàn)斗中迅速提升到有利的高度，對敵機實施攻擊，因此最大爬升率是衡量殲擊機性能的重要指標之一。理論升限：是指飛機能進展平飛的最大飛行高度，此時爬升率為零。由于到達這一高度所需的時間為無窮大，故稱為理論升限。實用升限：是指飛機在爬升率為5時所對應的飛行高度。升限對于轟炸機和偵察機來說有相當重要的意義，飛得越高就越平安。飛行距離航程：是指飛機在不加油的情況下所能到達的最遠水平飛行距離，發(fā)動機的耗油率是決定飛機航程的主要因素。在一定的裝載條件下，飛機的航程越大，經濟性就越好〔對民用飛機〕，作戰(zhàn)性能就更優(yōu)越〔對軍用飛機〕?；顒影霃剑簩娪蔑w機也叫作戰(zhàn)半徑，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〕后返回原機場所能到達的最遠單程距離。飛機的活動半徑略小于其航程的一半，這一指標直接構成了殲擊機的戰(zhàn)斗性能。續(xù)航時間：是指飛機耗盡其可用燃料所能持續(xù)飛行的時間。這一性能指標對于海上巡邏機和反潛機十分重要，飛得越久就意味著能更好地完成巡邏和搜索任務。飛機起飛著陸的性能優(yōu)劣主要是看飛機在起飛和著陸時滑跑距離的長短，距離越短則性能優(yōu)越。航空根底知識系列之五:飛機的平衡飛機的平衡飛機的平衡，是指作用于飛機的各力之和為零，各力對重心所構成的各力矩之和也為零。飛機處于平衡狀態(tài)時，飛行速度的大小和方向都保持不變，也不繞重心轉動。反之，飛機處于不平衡狀態(tài)時，飛行速度的大小和方向將發(fā)生變化，并繞重心轉動。飛機能否自動保持平衡狀態(tài)，是安定性的問題；如何改變其原有的平衡狀態(tài)，則是操縱性的問題。所以，研究飛機的平衡，是分析飛機安定性和操縱性的根底。飛機的平衡包括“作用力平衡〞和“力矩平衡兩個方面。飛行中，飛機重心移動速度的變化，直接和作用于飛機的各力是否平衡騰；飛機繞重心轉動的角速度的變化，則直接和作用于飛機的各力矩是否平衡有關。為研究問題方便，一般相對于飛機的三個軸來研究飛機力矩的平衡：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，來說明飛機力矩平衡的客觀原理、影響力矩平衡的因素以及保持平衡的方法。一、飛機的俯仰平衡飛機的俯仰平衡，是指作用于飛機的各俯仰力矩之和為零，飛機取得俯仰平衡后，不繞橫軸轉動，迎角保持不變?！惨弧筹w機俯仰平衡的取得作用于飛機的俯仰力矩很多，主要有：機翼力矩、水平尾翼力矩及拉力力矩。機翼力矩就是機翼升力對飛機重心所構成的俯仰力矩。對同一架飛機、當其在一定高度上、以一定的速度飛行時，機翼力矩的大小只取決于升力系數(shù)和壓力中心至重心的距離。而升力系數(shù)的大小和壓力中心的位置又都是隨機翼迎角的改變而變化的。所以，機翼力矩的大小，最終只取決于飛機重心位置的前后和迎角的大小。一般情況，機翼力矩是下俯力矩。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。水平尾翼力矩是水平尾翼升力對飛機重心所形成的俯仰力矩。水平尾翼升力系數(shù)主要取決于水平尾翼迎角和升降舵偏轉角。水平尾翼迎角又取決于機翼迎角、氣流流過機翼后的下洗角以及水平尾翼的安裝角。升降舵上偏或下偏，能改變水平尾翼的切面形狀，從而引起水平尾翼升力系數(shù)的變化。流向水平尾翼的氣流速度。由于機身機翼的阻滯、螺旋槳滑流等影響，流向水平尾翼的氣流速度往往與飛機的飛行速度是不一樣的，可能大也可能小，這與機型和飛行狀態(tài)有關。水平尾翼升力著力點到飛機重心的距離。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擬起來，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，假設平尾安裝角不變，而下洗角又取決于機翼迎角的大小。所以，飛行中影響水平尾翼力矩變化的主要因素，是機翼迎角、升降舵偏轉角和流向水平尾翼的氣流速度。在一般飛行情況下，水平尾翼產生負升力，故水平尾翼力矩是上仰力矩。機翼迎角很大時，也可能會形成下俯力矩。拉力力矩是螺旋槳的拉力或噴氣發(fā)動機的推力，其作用線假設不通過飛機重心，也就會形成圍繞重心的俯仰力矩，這叫拉力或推力力矩。對同一架飛機來說，拉力或推力所形成的俯仰力矩，其大小主要受油門位置的影響。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，必須是作用于飛機的上仰力矩之和等于下俯力矩之和，即作用于飛機的各俯仰力矩之和為零。〔二〕影響俯仰平衡的因素影響俯仰平衡的因素很多，主要有：加減油門，收放襟翼、收放起落架和重心變化。下面分別介紹之：加減油門對俯仰平衡的影響加減油門會改變拉力或推力的大小，從而改變拉力力矩或推力力矩的大小，影響飛機的俯仰平衡。需要指出的是，加減油門后，飛機是上仰還是下俯，不能單看拉力力矩或推力力矩對俯仰平衡的影響，需要綜合考慮加減油門所引起的機翼、水平尾翼等力矩的變化。收放襟翼對俯仰平衡的影響收放襟翼會引起飛機升力和俯仰力矩的改變，從而影響俯仰平衡。比方，放下襟翼，一方面因機翼升力和壓力中心后移，飛機的下俯力矩增大，力圖使機頭下俯。另一方面由于通過機翼的氣流下洗角增大，水平尾翼的負迎角增大，負升力增大，飛機上仰力矩增大，力圖使機頭上仰。放襟后，終究是下俯力矩大還是上仰力矩大、這與襟翼的類型、放下的角度以及水平尾翼位置的上下、面積的大小等特點有關。放下襟翼后，機頭是上仰還是下俯，因然要看上仰力矩和下俯力矩誰大誰小，而且還要看升力最終是增還是減。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，飛機自然轉入向上的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。一種是迎角減小得較多，升力反而降低，飛機就轉入向下的曲線飛行而使機頭下俯。一種是迎角減小得不多，升力因放襟翼而仍然增大，飛機仍將轉入向上的曲線飛行而使機頭上仰。為減輕放襟翼對飛機的上述影響，各型飛機對放襟翼時的速度和放下角度都有一定的規(guī)定。收襟翼，升力減小，飛時機轉入向下的曲線飛行而使機頭下俯。收放起落架對俯仰平衡的影響收放起落架，會引起飛機重心位置的前后移動，飛機將產生附加的俯仰力矩。比方，放下起落架，如果重心前移，飛機將產生附加的下俯力矩；反之，重心后移，產生附加的上仰力矩。此外，起落架放下后，機輪和減震支柱上還會產生阻力，這個阻力對重心形成下俯力矩。上述力矩都將影響飛機的俯仰平衡。收放起落架，飛機到底是上仰還下俯，就需綜合考慮上述力矩的影響。重心位置變化對俯仰平衡的影響飛行中，人員、貨物的移動，燃料的消耗等都可能會引起飛機重心位置的前后變動。重心位置的改變勢必引起各俯仰力矩的改變，其主要是影響到機翼力矩的改變。所以，重心前移，下俯力矩增大；反之，重心后移，上仰力矩增大?！踩潮３指┭銎胶獾姆椒ㄈ缟纤?，飛行中，影響飛機俯仰平衡的因素是經常存在的。為了保持飛機的俯仰平衡。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，產生操縱力矩，來保持力矩的平衡。二、飛機的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。作用于飛機的偏轉力矩，主要有兩翼阻力對重心形成的力矩；垂直尾翼側力對重心形成的力矩；雙發(fā)或多發(fā)動機的拉力對重心形成的力矩。