航空基础知识

飞机的分类
由于飞机构造的复杂性，飞机的分类依据也是五花八门，我们可以按飞机的速度来划分，也可以按结构和外形来划分，还可以按照飞机的性能年代来划分，但最为常用的分类法为以下两种：
按飞机的用途分类：
飞机按用途可以分为军用机和民用机两大类。

军用机是指用于各个军事领域的飞机，而民用机则是泛指一切非军事用途的飞机(如旅客机、货机、农业机、运动机、救护机以及试验研究机等)。

军用机的传统分类大致如下：
歼击机：又称战斗机，第二次世界大战以前称驱逐机。

其主要用途是与敌方歼击机进行空战，夺取制空权，还可以拦截敌方的轰炸机、强击机和巡航导弹。

强击机：又称攻击机，其主要用途是从低空和超低空对地面(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：是指从空中对敌方前线阵地、海上目标以及敌后的战略目标进行轰炸的军用飞机。

按其任务可分为战术轰炸机和战略轰炸机两种。

侦察机：是专门进行空中侦察，搜集敌方军事情报的军用飞机。

按任务也可以分为战术侦察机和战略侦察机。

运输机：是指专门执行运输任务的军用飞机。

预警机：是指专门用于空中预警的飞机。

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，随着航空技术的不断发展和飞机性能的不断完善，军用飞机的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的军事任务，如美国的F-117战斗轰炸机，既可以实施对地攻击，又可以进行轰炸，还有一定的空中格斗能力。

按飞机的构造分类：
由于飞机构造复杂，因此按构造的分类就显得种类繁多。

比如我们可以按机翼的数量可以将飞机分为单翼机、双翼机和多翼机；也可以按机翼的形状分为平直翼飞机、后掠翼飞机和三角翼飞机；我们还可以按飞机的发动机类别分为螺旋桨式和喷气式两种。

飞机的结构
飞机作为使用最广泛、最具有代表性的航空器，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。

其主要功能是产生推动飞机前进的推力(或拉力)；
操纵系统：其主要功能是形成与传递操纵指令，控制飞机的方向舵及其它机构，使飞机按预定航线飞行；
机体：我们所看见的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；同时机翼和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、易于操纵的气动外形；
起落装置：包括飞机的起落架和相关的收放系统，其主要功能是飞机在地面停放、滑行以及飞机的起飞降落时支撑整个飞机，同时还能吸收飞机着陆和滑行时的撞击能量并操纵滑行方向。

机载设备：是指飞机所载有的各种附属设备，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)。

从飞机的外面看，我们只能看见机体和起落装置这两部分。

下面我们着重来看一看机体的结构。

由于机体是整个飞机的外壳，气流的作用力直接作用在机体上，而且机体连接着飞机的各个组成部分，因此它所承受的外力很大(尤其是飞机的飞行速度很高时)，这就要求机体的结构不但要轻，而且要有相当高的强度。

所以飞机的机体除了采用强度很高的金属材料外，其结构是一种中空的梁架结构(有一点类似于老式房顶的结构)，这种结构既能保证飞机有足够的强度，又能减轻飞机的重量，而且机翼中间还可以装载燃油等物品。

有些飞机的机翼和机身是一体的(术语称为翼身融合技术)，整个飞机就象一个大的飞翼(如美国的B-2隐形轰炸机)。

飞机的尾翼一般包括水平尾翼(简称平尾)和垂直尾翼(简称立尾)。

平尾中的固定部分称为水平安定面，可偏转的部分称为升降舵(操纵它可以控制飞机的升降，所以叫升降舵)；立尾中的固定部分称为垂直安定面，可偏转的部分称为方向舵(操纵它可以控制飞机飞行的方向，所以叫方向舵)。

安定面的作用是使飞机的飞行平稳(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的前面，叫做鸭翼。

航空基础知识系列之三：飞机的主要组成部分及其功用
飞机的主要组成部分及其功用
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五个主要部分组成，即：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。

它们各有其独特的功用。

（一）机翼
机翼的主要功用是产生升力，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付翼和襟翼。

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、起落架和油箱等。

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。

但现代飞机一般都是单翼机。

（二）机身
机身的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。

（三）尾翼
尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。

水平尾翼由固定的水平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，并保证飞机能平稳地飞行。

（四）起落装置
起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。

陆上飞机的起落装置，大都由减震支柱和机轮等组成。

它是用于起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。

（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的用电设备提供电源，为空调设备等用气设备提供气源。

现代飞机的动力装置，应用较广泛的有四种：一是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器；二是涡轮喷气发动机；三是涡轮螺旋桨发动机；四是涡轮风扇发动机。

随着航空技术的发展，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的系统，如燃油供应系统等。

飞机除了上述五个主要部分之外，根据飞行操纵和执行任务的需要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。

二、操纵飞机的基本方法
飞行员操纵驾驶盘（或驾驶杆）、脚蹬板，使升降舵、付翼和方向舵偏转，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。

（一）机翼的切面形（简称翼型）
（二）机翼的平面形
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园翼。

椭园翼的阻力（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。

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，我们常常会听到或看到诸如“活动半径”、“爬升率”、“巡航速度”这样的名词，这些都是用来衡量飞机飞行性能的术语。

简单地说，飞行性能主要是看飞机能飞多快、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）和起飞着陆的能力。

速度性能
最大平飞速度：是指飞机在一定的高度上作水平飞行时，发动机以最大推力工作所能达到的最大飞行速度，通常简称为最大速度。

这是衡量飞机性能的一个重要指标。

最小平飞速度：是指飞机在一定的飞行高度上维持飞机定常水平飞行的最小速度。

飞机的最小平飞速度越小，它的起飞、着陆和盘旋性能就越好。

巡航速度：是指发动机在每公里消耗燃油最少的情况下飞机的飞行速度。

这个速度一般为飞机最大平飞速度的70%～80%，巡航速度状态的飞行最经济而且飞机的航程最大。

这是衡量远程轰炸机和运输机性能的一个重要指标。

当飞机以最大平飞速度飞行时，此时发动机的油门开到最大，若飞行时间太长就会导致发动机的损坏，而且消耗的燃油太多，所以一般只是在战斗中使用，而飞机作长途飞行时都是使用巡航速度。

高度性能
最大爬升率：是指飞机在单位时间内所能上升的最大高度。

爬升率的大小主要取决与发动机推力的大小。

当歼击机的最大爬升率较高时，就可以在战斗中迅速提升到有利的高度，对敌机实施攻击，因此最大爬升率是衡量歼击机性能的重要指标之一。

理论升限：是指飞机能进行平飞的最大飞行高度，此时爬升率为零。

由于达到这一高度所需的时间为无穷大，故称为理论升限。

实用升限：是指飞机在爬升率为5m/s时所对应的飞行高度。

升限对于轰炸机和侦察机来说有相当重要的意义，飞得越高就越安全。

飞行距离
航程：是指飞机在不加油的情况下所能达到的最远水平飞行距离，发动机的耗油率是决定飞机航程的主要因素。

在一定的装载条件下，飞机的航程越大，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，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的最远单程距离。

飞机的活动半径略小于其航程的一半，这一指标直接构成了歼击机的战斗性能。

续航时间：是指飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行的时间。

这一性能指标对于海上巡逻机和反潜机十分重要，飞得越久就意味着能更好地完成巡逻和搜索任务。

飞机起飞着陆的性能优劣主要是看飞机在起飞和着陆时滑跑距离的长短，距离越短则性能优越。

航空基础知识系列之五:飞机的平衡
飞机的平衡
飞机的平衡，是指作用于飞机的各力之和为零，各力对重心所构成的各力矩之和也为零。

飞机处于平衡状态时，飞行速度的大小和方向都保持不变，也不绕重心转动。

反之，飞机处于不平衡状态时，飞行速度的大小和方向将发生变化，并绕重心转动。

飞机能否自动保持平衡状态，是安定性的问题；如何改变其原有的平衡状态，则是操纵
性的问题。

所以，研究飞机的平衡，是分析飞机安定性和操纵性的基础。

飞机的平衡包括“作用力平衡”和“力矩平衡两个方面。

飞行中，飞机重心移动速度的变化，直接和作用于飞机的各力是否平衡腾；飞机绕重心转动的角速度的变化，则直接和作用于飞机的各力矩是否平衡有关。

为研究问题方便，一般相对于飞机的三个轴来研究飞机力矩的平衡：
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的客观原理、影响力矩平衡的因素以及保持平衡的方法。

一、飞机的俯仰平衡
飞机的俯仰平衡，是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零，飞机取得俯仰平衡后，不绕横轴转动，迎角保持不变。

（一）飞机俯仰平衡的取得
作用于飞机的俯仰力矩很多，主要有：机翼力矩、水平尾翼力矩及拉力力矩。

机翼力矩就是机翼升力对飞机重心所构成的俯仰力矩。

对同一架飞机、当其在一定高度上、以一定的速度飞行时，机翼力矩的大小只取决于升力系数和压力中心至重心的距离。

而升力系数的大小和压力中心的位置又都是随机翼迎角的改变而变化的。

所以，机翼力矩的大小，最终只取决于飞机重心位置的前后和迎角的大小。

一般情况，机翼力矩是下俯力矩。

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。

水平尾翼力矩是水平尾翼升力对飞机重心所形成的俯仰力矩。

水平尾翼升力系数主要取决于水平尾翼迎角和升降舵偏转角。

水平尾翼迎角又取决于机翼迎角、气流流过机翼后的下洗角以及水平尾翼的安装角。

升降舵上偏或下偏，能改变水平尾翼的切面形状，从而引起水平尾翼升力系数的变化。

流向水平尾翼的气流速度。

由于机身机翼的阻滞、螺旋桨滑流等影响，流向水平尾翼的气流速度往往与飞机的飞行速度是不相同的，可能大也可能小，这与机型和飞行状态有关。

水平尾翼升力着力点到飞机重心的距离。

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的大小。

所以，飞行中影响水平尾翼力矩变化的主要因素，是机翼迎角、升降舵偏转角和流向水平尾翼的气流速度。

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。

拉力力矩是螺旋桨的拉力或喷气发动机的推力，其作用线若不通过飞机重心，也就会形成围绕重心的俯仰力矩，这叫拉力或推力力矩。

对同一架飞机来说，拉力或推力所形成的俯仰力矩，其大小主要受油门位置的影响。

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，必须是作用于飞机的上仰力矩之和等于下俯力矩之和，即作用于飞机的各俯仰力矩之和为零。

（二）影响俯仰平衡的因素
影响俯仰平衡的因素很多，主要有：加减油门，收放襟翼、收放起落架和重心变化。

下面分别介绍之：
加减油门对俯仰平衡的影响
加减油门会改变拉力或推力的大小，从而改变拉力力矩或推力力矩的大小，影响飞机的俯仰平衡。

需要指出的是，加减油门后，飞机是上仰还是下俯，不能单看拉力力矩或推力力矩对俯仰平衡的影响，需要综合考虑加减油门所引起的机翼、水平尾翼等力矩的变化。

收放襟翼对俯仰平衡的影响
收放襟翼会引起飞机升力和俯仰力矩的改变，从而影响俯仰平衡。

比如，放下襟翼，一方面
因机翼升力和压力中心后移，飞机的下俯力矩增大，力图使机头下俯。

另一方面由于通过机翼的气流下洗角增大，水平尾翼的负迎角增大，负升力增大，飞机上仰力矩增大，力图使机头上仰。

放襟后，究竟是下俯力矩大还是上仰力矩大、这与襟翼的类型、放下的角度以及水平尾翼位置的高低、面积的大小等特点有关。

放下襟翼后，机头是上仰还是下俯，因然要看上仰力矩和下俯力矩谁大谁小，而且还要看升力最终是增还是减。

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，飞机自然转入向上的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。

一种是迎角减小得较多，升力反而降低，飞机就转入向下的曲线飞行而使机头下俯。

一种是迎角减小得不多，升力因放襟翼而仍然增大，飞机仍将转入向上的曲线飞行而使机头上仰。

为减轻放襟翼对飞机的上述影响，各型飞机对放襟翼时的速度和放下角度都有一定的规定。

收襟翼，升力减小，飞机会转入向下的曲线飞行而使机头下俯。

收放起落架对俯仰平衡的影响
收放起落架，会引起飞机重心位置的前后移动，飞机将产生附加的俯仰力矩。

比如，放下起落架，如果重心前移，飞机将产生附加的下俯力矩；反之，重心后移，产生附加的上仰力矩。

此外，起落架放下后，机轮和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的俯仰平衡。

收放起落架，飞机到底是上仰还下俯，就需综合考虑上述力矩的影响。

重心位置变化对俯仰平衡的影响
飞行中，人员、货物的移动，燃料的消耗等都可能会引起飞机重心位置的前后变动。

重心位置的改变势必引起各俯仰力矩的改变，其主要是影响到机翼力矩的改变。

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）保持俯仰平衡的方法
如上所述，飞行中，影响飞机俯仰平衡的因素是经常存在的。

为了保持飞机的俯仰平衡。

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，来保持力矩的平衡。

二、飞机的方向平衡
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。

作用于飞机的偏转力矩，主要有两翼阻力对重心形成的力矩；垂直尾翼侧力对重心形成的力矩；双发或多发动机的拉力对重心形成的力矩。

垂直尾翼上侧力，可能因飞机的侧滑、螺旋桨滑流的扭转以及偏转方向舵等产生。

飞机取得方向平衡，必须是作用于飞机的左偏力矩之和等于右偏力矩之和，即作用于飞机的各偏转力矩之和为零。

下列因素将影响飞机的方向平衡：
一边机翼变形（或两边机翼形状不一致），左、右两翼阻力不等；
多发动机飞机，左、右两边发动机工作状态不同，或者一边发动机停车，从而产生不对称拉力；
螺旋桨发动机，油门改变，螺旋桨滑流引起的垂直尾翼力矩随之改变。

飞机的方向平衡受到破坏时，最有效的克服方法就是适当地蹬舵或使用方向舵调整片，利用偏转方向舵产生的方向操纵力矩来平衡使机头偏转的力矩，从而保持飞机的方向平衡。

三、飞机的横侧平衡
飞机的横侧平衡，是指作用于飞机的各滚转力矩之和为零。

飞机取得横侧平衡后，不绕纵轴滚转，坡度不变或没有坡度。

作用于飞机的滚转力矩，主要有两翼升力对重心形成的力矩；螺旋桨旋转时的反作用力矩。

要使飞机获得横侧平衡，必须使飞机的左滚力矩之和等于右滚力矩之和，即作用于飞机的各滚转力矩之和为零。

下列因素将影响飞机的横侧平衡：
一边机翼变（或两边机翼形状不一致），两翼升力不等；
螺旋桨发动机，油门改变，螺旋桨反作用力矩随之改变；
重心左右移动（如两翼的油箱，耗油量不均），两翼升力作用点至重心的力臂改变，形成附加滚转力矩。

飞机的横侧平衡受到破坏时，飞行员保持平衡最有效的方法就是适当转动驾驶盘或作用副翼调整片，利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来平衡使飞机滚转的力矩，以保持飞机的横侧平衡。

飞机的方向平衡和横侧平衡是相互联系，相互领带的，方向平衡受到破坏，如不修正就会引起横侧平衡的破坏。

反之，如果失去横侧平衡，方向平衡也就保持不住。

飞机的方向平衡和横侧平衡合起来叫飞机的侧向平衡。

研究飞机的平衡，是分析飞机安定性和操纵性的基础。