飞机模型原理

一、飞行原理

飞机在空气中运动时，是靠机翼产生升力使飞机离陆升空的。机翼升力是怎样产生的呢？这首先得从气流的基本原理谈起。在日常生活中，有风的时候，我们会感到有空气流过身体，特别凉爽；无风的时候，骑在自行车上也会有同样的体会，这就是相对气流的作用结果。滔滔江水，流经河道窄的地方时，水流速度就快；经过河道宽的地方时，水流变缓，流速较慢。空气也是一样，当它流过一根粗细不等的管子时，由于空气在管子里是连续不断地稳定流动，在空气密度不变的情况下，单位时间内从管道粗的一端流进多少，从细的一端就要流出多少。因此空气通过管道细的地方时，必须加速流动，才能保证流量相同。由此我们得出了流动空气的特性：流管细流速快；流管粗流速慢。这就是气流连续性原理。

实践证明，空气流动的速度变化后，还会引起压力变化。当流体稳定流过一个管道时，流速快的地方压力小。流速慢的地方压力大。

飞机在向前运动时，空气流到机翼前缘，分为上下两股，流过机翼上表现的流线，受到凸起的影响，使流线收敛变密，流管（把两条临近的流线看成管子的管壁）变细；而流过下表面的流线也受凸起的影响，但下表面的凸起程度明显小于上表面，所以，相对于上表面来说流线较疏松，流管较粗。由于机翼上表面流管变细，流速加快，压力较小，而下表面流管粗，流速慢，压力较大。这样在机翼上、下表面出现了压力差。这个作用在机翼各切面上的压力差的总和便是机翼的升力（见图）。其方向与相对气流方向垂直；其大小主要受飞行速度、迎角（翼弦与相对气流方向之间的夹角）、空气密度、机翼切面形状和机翼面积等因素的影响。当然，飞机的机身、水平尾翼等部位也能产生部分升力，但机翼升力是飞机升空的主要升力源。飞机之所以能起飞落地，主要是通过改变其升力的大小而实现的。这就是飞机能离陆升空并在空中飞行的奥秘。

二、飞机的主要组成部队及其功用

自从世界上出现飞机以来，飞机的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的飞机之外，大多数飞机都是由下面六个主要部分组成，即：机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置。它们各有其独特的功用。

（一）机身

机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。

（二）机翼

机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个翼面。

机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。

左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。

飞机的机翼的变化

在飞机诞生之初，机翼的形状千奇百怪，有的像鸟的翅膀，有的像蝙蝠的黑翼，有的像昆虫的翅膀；有的是单机翼，有的是双机翼。到第二次世界大战时，虽然绝大多数飞机"统一）到单机翼上来，但单机翼的位置又有上单机翼、中单机翼和下单机翼之分，其形状有平直机翼、后掠机翼、三角机翼、梯形机翼、变后掠角机翼和前掠角机翼之别。

（三）尾翼

尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。

1．垂直尾翼

垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。

通常垂直尾翼后缘设有方向舵。飞行员利用方向舵进行方向操纵。当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。

2．水平尾翼

水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力（向下的升力），此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。同样飞行员推杆时升降舵下偏，飞机低头。

超音速飞机采用全动平尾，即将水平安定面与升降舵合为一体。飞行员推拉杆时整个水平尾翼都随之偏转。飞行员用全动平尾来进行俯仰操纵。其操纵原理与升降舵相同。

某些高速飞机为了提高滚转性能，在左、右压杆时，左、右平尾反向偏转，以产生附加的滚转力矩，这种平尾称为差动平尾。

有些飞机的水平尾翼放在机翼前边，这种飞机叫鸭式飞机。这时放在机翼前面的水平尾翼称为鸭翼或前翼。也有一部分飞机没有水平尾翼，这种飞机称为无尾飞机。

现在有些飞机还采用了三翼面的布局方法，也就是说既有机翼前面的前翼，也有机翼后面的水平尾翼。

（四）起落装置

起落装置的功用是使飞机在地面或水面进行起飞、着陆、滑行和停放。着陆时还通过起落装置吸收撞击能量，改善着陆性能。

早期陆上飞机起落装置比较简单，只有三个起落架，而且在空中不能收起，飞行阻力大。现代的陆上飞机起落装置包含起落架和改善起落性能的装置两部分，且起落架在起飞后即可收起，以减少飞行阻力。改善起落性能的装置主要有起飞加速器、机轮刹车、减速伞等。

水上飞机的起落架由浮筒代替机轮。

（五）操纵系统（飞行控制系统）

飞机操纵系统是指从座舱中飞行员驾驶杆（盘）到水平尾翼、副翼、方向舵等操纵面，用来传递飞行员操纵指令，改变飞行状态的整个系统。早期的操纵系统是由拉杆、摇臂（或钢索）组成的纯机械操纵系统。现代飞机在操纵系统中采用了很多自动控制装置，因而，通常把它称为飞行控制系统。

（六）动力装置

飞机动力装置是用来产生拉力（螺旋桨飞机）或推力（喷气式飞机），使飞机前进的装置。采用推力矢量的动力装置，还可用来进行机动飞行。现代的军用飞机多数为喷气式飞机。

喷气式飞机的动力装置主要分为涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机两类。

三、飞机的操纵方式

千变万化的飞行动作都是在飞行员以杆、舵、油门为主的操纵下完成的。主要有俯仰操纵、横侧操纵和方向操纵。