固定翼飞机飞行原理简介
时间：2020-08-14 08:05:13 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
固定翼飞机飞行原理简介 飞行原理 简介一 要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。
一、飞行的主要组成部分及功用 到目前为止除了少数特殊形式的飞机外大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成 1. 机翼——机翼的主要功用是产生升力以支持飞机在空中飞行同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼操纵副翼可使飞机滚转放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。
2. 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备将飞机的其他部件如机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。
3. 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安定面和可动的升降舵组成有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转保证飞机能平稳飞行。
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——动力装置主要用来产生拉力和推力使飞机前进。
飞机上除了这五个主要部分外根据飞机操作和执行任务的需要还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。
二、飞机的升力和阻力 飞机是重于空气的飞行器当飞机飞行在空中就会产生作用于飞机的空气动力飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前我们还要认识空气流动的特性即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流一种流体这里我们要引用两个流体定理连续性定理和伯努利定理 流体的连续性定理当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来因此在同一时间内流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。
连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中不仅流速和管道切面相互联系而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。
伯努利定理基本内容流体在一个管道中流动时流速大的地方压力小流速小的地方压力大。
飞机的升力绝大部分是由机翼产生尾翼通常产生负升力飞机其他部分产生的升力很小一般不考虑。从上图我们可以看到空气流到机翼前缘分成上、下两股气流分别沿机翼上、下表面流过在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出流管较细说明流速加快压力降低。而机翼下表面气流受阻挡作用流管变粗流速减慢压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。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。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力从而翱翔在蓝天上了。
机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用而不是靠下表面正压力的作用一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80左右下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40左右。
飞机飞行在空气中会有各种阻力阻力是与飞机运动方向相反的空气动力它阻碍飞机的前进这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。
1.摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时由于粘性空气同飞机表面发生摩擦产生一个阻止飞机前进的力这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小决定于空气的粘性飞机的表面状况以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大摩擦阻力就越大。
2.压差阻力——人在逆风中行走会感到阻力的作用这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。
3.诱导阻力——升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。
4.干扰阻力——它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额庾枇ΑＵ庵肿枇θ菀撞诨砗突怼⒒砗臀惨怼⒒砗头⒍滩铡⒒砗透庇拖渲洹?以上四种阻力是对低速飞机而言至于高速飞机除了也有这些阻力外还会产生波阻等其他阻力。
三、影响升力和阻力的因素 升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中相对气流中产生的。影响升力和阻力的基本因素有机翼在气流中的相对位置迎角、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等。
1.迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下得到最大升力的迎角叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角升力增大超过临界临界迎角后再增大迎角升力反而减小。迎角增大阻力也越大迎角越大阻力增加越多超过临界迎角阻力急剧增大。
2.飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例即速度增大到原来的两倍升力和阻力增大到原来的四倍速度增大到原来的三倍胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大空气动力大升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍升力和阻力也增大为原来的两倍即升力和阻力与空气密度成正比例。
3机翼面积形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大升力大阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响飞机表面相对光滑阻力相对也会较小反之则大。
飞行原理简介二 飞机能自由地飞行在空中靠的是飞行员对飞机正确的操控。飞行员操作飞机就是运用油门、杆、舵改变飞机的空气动力和力矩从而改变飞行状态。为了解飞机的操作原理我们就需要知道飞机的平衡、安定性和操作性等相关知识。下面从这三方面开始简要讲解飞机的飞行操作原理。
为了让大家理解其中的术语我们先介绍一些基础知识飞机的重心和飞机的坐标轴。
飞机的重心飞机的各部件燃料、乘员、货物等重力之和是飞机的重力飞机重力的着力点叫做飞机重心。
飞机的坐标轴也叫机体轴是以机体为基准通过飞机重心的三条 飞行原理简介三 这部分我们要了解飞机最简单的运动形式平飞、上升和下降。
平飞、上升和下降指的是飞机既不带倾斜也不带侧滑的等速直线飞行。这也是飞机最基本的飞行状态。飞机平飞、上升和下降性能是飞机最基本的飞行性能如平飞最大速度、平飞最小速度、最大上升角、最大上升率升限、最小下降角、最大下降距离等这些都是飞行员首先要学习和掌握的。
一. 平飞 飞机作等速直线水平的飞行叫平飞。
平飞中作用于飞机的外力有升力、重力、拉力或推力和阻力。平飞时飞机无转动各力对重心的力矩相互平衡且上述各力均通过飞机重心。为保持平飞需要有足够的升力以平衡飞机的重量为了产生这一升力所需的飞行速度叫平飞所需速度影响平飞所需速度的因素 飞机重量 在其它因素都不变的条件下飞机重量越重为保持平飞所需的升力 就越大故平飞所需速度也越大。相反飞机重量越轻平飞所需速度就越小。
机翼面积 机翼面积大升力也大。为了获得同样大的升力以平衡飞机重量所需平飞速度就小。反之机翼面积小平飞所需速度就大。
空气密度空气密度小升力也小为了获得同样大的升力以平衡飞机重量平飞所需速度就增大。反之空气密度大平飞所需速度就减小空气密度的大小是随飞行高度以及该高度的气温气压而变化的飞行高度升高或在同一高度上气温升高或气压降低空气密度都会减小。反之增大。
升力系数升力系数大平飞所需速度就小。因为升力系数大升力大只需较小的速度就能获得平衡飞机重量的升力。反之升力系数小平飞所需速度就大。
而升力系数的大小又决定于飞机迎角的大小和增升装置的使用情况。
迎角不同开力系数不同平飞所需速度也就不同。在小于临界迎角的范围内用大迎角平飞升力系数大平飞所需速度就小用小迎角平飞升力系数小平飞所需速度就大即是 说平飞中每一个迎角均有一个与之对应的平飞所需速度。
增升装置的使用情况不同升力系数大小也不同平飞所需速度也将下一样。比 如放襟翼起飞由于升力系数大为平衡飞机重量所需的速度就小即离地速度小起飞滑跑距离就短。
1. 最大平飞速度在一定的高度和重量下发动机加满油门时飞机所能达到的稳定平飞速度就是飞机在该高度上的最大平飞速度。
平飞最大速度是理论上飞机平飞所能达到的最大速度而并不是飞机实际的最大使用速度由于飞机强度等限制最大使用速度比平飞最大速度可能要小。比如三叉戟飞机在海平面标准大气全收状态下平飞最大速度为480海里/小时而最大使用速度则规定为365海里/小时。
2. 平飞最小速度是飞机作等速平飞所能保持的最小速度。如有足够的可用拉力或可用功率那么平飞最小速度的大小受最大升力系数的限制。因为临界迎角的升力系数最大 所以与临界迎角相对应的平飞速度失速速度就是平飞最小速度。
对飞机的要求来说平飞最小速度越小 越好因平飞最小速度越小飞机就可用更 小的速度接地以改善飞机的着陆性能。
临界迎角对应的平飞速度是平飞的最小理论速度。实际上当飞机接近临界迎角时由于机翼上气流严重分离飞机出现强烈抖动飞机不仅易失速而且安定性、操纵性都差。所以实际上要以该速度平飞是不可能的。为保证安全对飞行迎角的使用应留有一定的余量不允许在临界迎角状态飞行。
3. 平飞有利速度就是以有利迎角保持平飞的速度。以有利速度平飞升阻比最大平飞阻力最小航程较远。
4. 经济速度就是用最小所需功率作水平飞行时的速度。用经济速度平飞所需功率最小即所用发动机的功率最小比较省油航时较长。与经济速度相对应的迎角叫经济迎角。
在平飞中改变速度的基本操纵方法是要增大平飞速度必须加大油门并随着 速度的增大而前推驾驶杆同理要减小平飞速度则必须收个油门并随着速度的减小 而后拉驾驶杆。也就是说从一个平飞状态改变到另一个乎飞状态必须同时操纵油门 和驾驶杆。此外对螺旋桨飞机正必顶要修正因加减油门而引起的螺旋桨副作用的影响。
但是必须指出上述改变平飞速度的操纵规律只有在大于经济速度的范围内才适合。
二. 上升 飞机沿向上倾斜的轨迹所作的等速直线飞行就叫上升。上升是飞机取得高度的基本方法。上升中作用于飞机的外力和平飞相同有升力、重力、拉力或推力和阻力。
飞机的上升性能主要包括最大上升角、最大上升率、上升时间和上升限度。
1.上升角和上升梯度 上升角是飞机上升轨迹与水平线之间的夹角。上升角越大说明经过同样的水平距离后上升的高度越高。上升高度与水平距离的比值就是上升梯度。飞机的剩余拉力或剩余推力越大或飞机重量越轻则上升角和上升梯度越大。
2. 上升率和最快上升速度 在上升中飞机每秒钟所上升的高度叫上升率也叫上升垂直速度上升率越大表明飞机上升到一定高度所需的时间越短飞机就能迅速取得高 度。所以说飞机的最大上升率是飞机重要的飞行性能之一。
剩余功率越大或飞机重量越轻功率越大。
因为飞机上升的过程实际就是将剩余功率变成势能的过程。在飞机重量不变的情况下剩余功率越大飞机在单位时间内增加的势能就越多上升率也就越大。在剩余功率一定的情况下飞机重量越轻在单位时间内上升的高度越高、上升率也就越大。
在重量一定的情况下升率的大小主要决定于剩余功率的大小而剩余功率的大小又决定于油门位置和上升速度。在油门位置一定的情况下用不同速度上升由于剩余功率大小不同上升率大小也就不同。对低速螺旋桨飞机加满油门在有利速度附近剩余功率最大所以用近似有利速度的速度上升可以得到最大的上升率。
3. 上升时间和上升限度 上升率的变化决定于剩余功率的变化。所以上升率随飞行高度的变化也就决定于剩余功率随飞行高度的变化。
就可以确定出飞机在各个飞行高度上的最大上升率以及最快上升速度。在额定高度以上随着高度的升高发动机发出的功率减小可用功率减小剩余功率随之减小。所以最大上升率随着高度的升高一直减小。
既然最大上升率随高度的增加要一直减小那么上升到一定高度上升率势必要减 小到零。这时飞机不可能再继续上升。上升率等于零的高度叫做理论上 升限度简称理论升限。
飞机上升到预定高度所需的最短时间叫上升时间。
飞机由平飞转入上升的基本操纵方法是加大油门到预定位置同时柔 和后拉驾驶杆使飞机逐渐转入上升及至接近预定上升角上升率时即前推驾驶 杆以便使飞机稳定在预定的上升角。必要时调整油门以保持预定的上升速度。对螺旋桨飞机还应注意修正螺旋桨副作用的影响。
飞机由上升转入平飞飞行员就应前推驾驶杆减小迎角以减小升力。只有升力小于重力第一分力飞机产生向下的向心力之后飞机运动轨迹才会向下弯曲才可能转入平飞。
飞机由上升转入平飞的基本操纵方法是柔和地前推驾驶 杆减小升力同时收小油门使飞机逐渐转入平飞待上升角接近零时即后拉驾驶盘保持平飞。必要时调整油门以保持等速平飞对螺旋桨飞机还应注意修正螺旋桨副作用的
