飛行原理及空氣動力學知識
飛機的空氣動力性能是決定飛機飛行性能的壹個重要因素。飛行員既要熟悉飛機空氣動力的產生和變化，同時也要清楚飛機空氣動力性能的基本數據。下面是我為大家帶來的飛行原理及空氣動力學知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
壹. 滑行
飛機不超過規定的速度，在地面所作的直線或曲線運動叫滑行。
對滑行的基本要求是：飛機平穩地開始滑行，滑行中保持好速度和方向，並使飛機能停止在預定的位置。飛機從靜止開始移動，拉力或推力必須大於最大靜摩擦力， 故飛機開始滑行時應適 當加大油門。飛機開始移動後，摩擦力減小，則應酌量減小油門，以防加速太快，保持起滑平穩。滑行中，如果要增大滑行速度，應柔和加大油門，使拉力或推力大 於摩擦力，產生加速度，使速度增大，要減小滑行速度，則應收小油門，必要時，可使用剎車。
二. 起飛
飛機從開始滑跑到離開地面，並升到壹定高度的運動過程，叫做起飛。
飛機起飛的操縱原理
飛機從地面滑跑到離地升空，是由於升力不斷增大，直到大於飛機重力的結果。而只有當飛機速度增大到壹定時，才可能產生足以支持飛機重力的升力。可見飛機的 起飛 是壹個速度不斷增加的加速過程。 ;剩余拉力較小的活塞式螺旋槳飛機的起飛過程，壹般可分為起飛滑跑、離地、小 角度上升(或壹段平飛)、上升四個階段。對有足夠剩余拉力的螺旋槳飛機，或有足夠剩余推力的噴氣式飛機，因可使飛機加 速並上升，故起飛壹般只分三個階段，即起滑跑、離地和上升。
(壹)起飛滑跑的目的是為了增大飛機的速度，直到獲得離地速度。拉力或推力愈大，剩余拉力或剩余推力也愈大，飛機增速就愈快。起飛中，為盡快地增速，應把油門推到最大位置。
1.擡前輪或擡尾輪
前三點飛機為什麽要擡前輪?
前三點飛機的停機角比較小，如果在整個起飛滑跑階段都保持三點姿態滑跑，則迎角和升力系數較小，必然要將速度增大到很大才能產生足夠的升力使飛機離地，這 樣，滑咆距離勢必很長。因此，為了減小離地速度，縮短滑跑距離，當速度增大到壹定程度時就需要擡起前輪作兩點姿態滑跑，以增大迎角和升力系數。
擡前輪的時機和高度
擡前輪的時機不宜過早或過晚。擡前輪過早，速度還小，升力和阻力都小，形成的上仰力矩也小。要拾起前輪，必須使水平尾翼產生較大的上仰力矩，但在小速度情 況下，水平尾翼產生的附加空氣動力也小，要產主足夠的上仰力矩就需要多拉桿。結果，隨著滑跑速度增大，上仰力矩又將迅速增大，飛行員要保持擡前倫的平衡狀 態，勢必又要用較大的操縱量進行往復修正，給操縱帶來困難。同時，擡前輪過旱，使飛機阻力增大而增長起飛距離。如果擡前輪過晚，不僅使滑跑距離增長，而且 還由於拉桿擡前輪到離地的時間很短，飛行員不易修正前輪擡起的高度而保持適當的離地迎角。甚至容易使升力突增很多 而造成飛機猛然離地。各型飛機擡前輪的速度均有其具體規定。前輪擡起高度應正好保持飛機離地所需的迎角，前輪擡起過低，勢必使迎角和升力系數過小，離地速 度增大，滑跑距離增長，前輪擡起過高，滑跑距離雖可縮短，但因飛機阻力大，起飛距離將增長，而且迎角和升力系數過大，又勢必造成大迎角小速度離地，離地 後，飛機的安定住差操縱性也不好。仰角過大，還可能造成機尾擦地。從既要保證安全又要縮短滑跑距離的要求出發，各型飛機前輪擡起高度都有其具體規定。飛行 員可從飛機上的俯仰指示器或從機頭與天地線的關系位置來判斷前輪擡起的高度是否適當。
後三點飛機為什麽要擡尾輪
後三點飛機與前三點飛機相比，停機角比較大，因此三點滑跑中迎角較大，接近其臨界迎角，如果整個滑跑階段都保持三點滑跑，升力系數比較大，飛機在較小的速 度下 即能產生足夠的升力使飛機離地。此時滑跑距離雖然很短，但大迎角小速度離地後，飛機安定性操縱性都差，甚至可能失速。因此後三點飛機，當滑跑速度增大到壹 定時，飛行員應前推駕駛桿，擡起機尾作兩點滑跑，以減小迎角。與前三點飛機擡前輪壹樣，為了既保證安全，又縮短滑跑距離，必須適時正確地擡機尾。擡機尾過 早或過晚，過高或過低，不僅會增長滑跑距離，起飛距離，而且會危及 飛行安全。各型飛機擡機尾的速度和高度也都有其具體規定。
2. 保持滑跑方向
對螺旋槳飛機而言，起飛滑跑中引起飛機偏轉的主要原因是螺旋槳的副作用。起飛滑跑中，螺旋槳的反作用力矩力圖使飛機向螺旋槳旋轉的反方向傾斜，造成兩主輪 對地面的作用力不等，從而使兩主輪的摩擦力不等，兩主輪摩擦力之差對重心形成偏轉力矩。螺旋槳滑流作用在垂直尾翼上也產主偏轉力矩。前三點飛機擡前輪時和 後三點飛機擡尾輪時，螺旋槳的進動作用也會使飛機產生偏轉。加減油門和推拉篤駛桿的動作愈粗猛，螺旋槳副作用影響愈大。為減輕螺旋槳副作用的影響，加油門 和推拉駕駛桿的動作應柔和適當。滑跑前段，因舵的效用差，壹般可用偏轉前輪和剎車的方法來保持滑跑方向。滑跑後段應用舵來保持滑跑方向。隨著滑跑速度的不 斷增大，方向舵的效用不斷提高，就應當回舵，以保持滑跑方向。
噴氣飛機起飛滑跑方向容易保持，其原因是;壹是噴氣飛機都是前三點飛機， 而前三點飛機在滑跑中具有較好的方向安定住，二是沒有螺旋槳副作用的影響，所以在加油門和擡前輪時，飛機不會產主偏轉。
(二) 當速度增大到壹定，升力稍大於重力，飛機即可離地。離地時作用於飛機的力。此時升力大於重力，拉力或推力 大於阻力。
離地時的操縱動作，前三點飛機和後三點是不同的。前三點飛機是因飛行員拉桿產生上仰操縱力矩，而使飛機作兩點滑跑的。隨著滑跑速度的增大、上仰力矩增大， 迎角將會增大。雖然飛行員不斷向前推桿以保持兩點滑跑姿態，但 原來的俯仰力矩平衡總是隨速度的增大而不斷被破壞，在到達離地速度時，迎角仍會有自動增大的`趨勢。所以，前三點飛機壹般都是等其自動離地。後三點飛機則不 然，飛機到達離地速度時，壹般都需帶桿增大迎角而後離地。這是因為後三點飛機在兩點滑跑中，飛行員是前推桿，下偏升降舵來保持的，隨著速度增大，下俯操縱 力矩增大，將使迎角減小，飛行員雖不斷帶桿以保持兩點滑跑，但在到達離地速度時，迎角仍會有減小的趨勢。所以，必須向後帶桿增大迎角飛機才能離地。後三點 飛機，正確掌握離地時機是很重要的。離地過早或過晚，都將給飛行帶來不利。 機輪離地後，機輪摩擦力消失，飛機有上仰趨勢，應向前迎桿制止。對螺旋漿飛機，機輪摩擦力矩也消失，飛機有向螺旋槳旋轉方向偏轉的趨勢，應用舵制止。
(三)壹段平飛或小角度上升 對剩余拉力比較小的活塞式螺旋漿飛機，飛機離地還尚未達到所需的上升速度，故需作壹段平飛或小角度上升來積累速度。飛機離地後在12米高度向前迎桿，減小 迎角，使飛機平飛加速或作小角度上升加速。飛機剛離地時，不宜用較大的上升角上升。 上升角過大，這會影響飛機增速，甚至危及安全。為了減小阻力，便於增速，飛機高地後，壹般不低於5米高度收起落架。收起落架時機不可過早或過晚。過早，飛 機離地大近，如果飛機有下俯，就可能重新接地，危及安全;過晚，速度大大，起落架產生的阻力很大，不易增速，還可能造成起落架收下好。在壹段平飛或小角度 上升中，特別要防止出現坡度，因為這時飛行高度低，飛機如有坡度，就會向下側滑而可能使飛機撞地。因此發現飛機有坡度應及時糾正。
(四)當速度增加到規定時，應柔和帶桿使飛機轉入穩定上升，上升到規定高度起飛階段結束。
影響起飛滑跑距離的因素影響起飛滑跑距離的困素有油門位置、離地迎角、襟翼反置、起飛重量、機場標高與氣溫、跑道表面質量、風向風速、跑道坡度等。這些因素壹般都是通過影響離地速度 或起飛滑跑的平均加速度來影響起飛滑跑距離的。
油門位置 油門越大，螺旋槳拉力或噴氣推力越大，飛機增速快，起飛滑跑距離就短。所以，壹般應用最大功率或最大油門狀態起飛。
離地迎角離地迎角的大小決定於擡前輪或擡機尾的高度。離地迎角大，離地速度小，起飛滑跑距離短。但離地迎角又不可過大，離地迎角過大，下僅會因飛機阻力大 而使飛機增速慢延長滑跑距離，而且會直接危及飛行安全因此從既要保證飛行安全又要使滑跑距離短出發，各型飛機壹般都規定有最有利的離地迎角值。
襟翼位置 放下襟翼，可增大升力系數，減小離地速度，因而能縮短起飛滑跑距離。
起飛重量 起飛重量增大，不僅使飛機離地速度增大，而且會引起機輪摩擦力增加，使飛機不易加速。因此，起飛重量增大，起飛滑跑距離增長。
機場標高與氣溫 機場標高或氣溫升高都會引起空氣密度減小，壹放面使拉力或推力減小，飛機加速慢;另壹方面，離地速度增大，因此起飛滑跑距離必然增長。所以在炎熱的高原機場起飛，滑跑距離顯著增長。
跑道表面質量 不同跑道表面質量的摩擦系數，滑跑距離也就不同。跑道表面如果光滑平坦而堅實，則摩擦系數小，摩擦力小，飛機增速快，起飛滑跑距離短。反之跑道表面粗糙不平或松軟，起飛滑跑距離就長。
風向風速 起飛滑跑時，為了產生足夠的升力使飛機離地，不論有風或無風，離地空速是壹定的。但滑跑距離只與地速有關，逆風滑跑時，離地地速小，所以起飛滑跑距離比無風時短。反之則長。
滑跑坡度 跑道有坡度，會使飛機加速力增大或減小。
三. 著陸
飛機從壹定高度下滑，井降落地面滑跑直至完全停止運動的整個過程，叫著陸。
飛機著陸的操縱原理
與起飛相反，著陸是飛機高度下斷降低、速度不斷減小的運動過程。飛機從壹定高度作著陸下降時，發動機處於慢車工作狀態，即壹般采用帶小油門下滑的方法下 降。飛行高度降低到接近地面時，必須在壹定高度上開始後拉駕駛桿，使飛機由下滑轉入平飄這就是所謂?拉平?。機拉平後，飛機速度仍然較大，不能立即接地. 需要在離地0.5～1米高度上繼續減小速度，這個拉平後繼續減小速度的過程，就是平飄。在這個過程中，隨著飛行速度的不斷減小，飛行員不斷後拉駕駛桿以保 持升力等於重力。在離地0.15～0.25米時，將飛機拉成接地所需的迎角，升力稍小於重力，飛機輕柔飄落接地飛機接地後，還需要滑跑減速直至停止，這個 滑跑減速過程就是著陸滑跑。 由上可見，飛機著陸過程壹般可分為五個階段：下滑段、拉平段、平飄段、接地和著陸滑跑段。
(壹)拉平
拉平是飛機由下滑轉入平飄的曲線運動過程，即飛機由下滑狀態轉入近似平飛狀態的過程。為完成這個過程，飛行員應拉桿增加迎角：使升力大於重力第壹分力，此 兩力之差為向心力，促進飛機向上作曲線運動，減小下滑角。對某些飛機，因放襟翼後，上仰力矩較大，下滑中通常是向下頂桿以保持飛機的平衡，所以開始拉平時 只需松桿，後再逐漸轉為拉桿。拉桿或松桿增大迎角，阻力也同時增大，且因下滑角不斷減小，重力也跟著減小，所以阻力大於重力飛行速度不斷減小。可見飛機在 拉平階段中，下滑角和下滑速度都逐漸減小，同時高度不斷降低。飛行員應根據飛機的離地和下沈接近地面的情況，掌握好拉桿的分量和快慢，使之符合客觀實際， 才能做到正確的拉平。如高度高、下沈慢、俯角小，拉桿的動作應適當慢壹些;反之，高度低、下沈快、俯角大，拉桿的動作應適當快壹些。
(二)平飄
飛機轉入平飄後，在阻力的作用下，速度逐漸減小，升力不斷降低。為了使飛機升力與飛機重力近似相等，讓飛機緩慢下沈接近地面，飛行員應相應不斷地拉桿增大 迎角，以提高升力。在離地約0.15--0.25米的高度上將飛機拉成接地迎角姿態，同時速度減至接地速度，是飛機輕輕接地。
在平飄過程中，飛行員應根據飛機下沈和減速的情況相應地向後拉桿。壹般來說：在平飄前段，需要的拉桿量較少。因為此時飛機的速度較大，在速度減小，升力減小時，只需稍稍拉桿增加少量的迎角，就能保持平飄所需的升力。如拉桿量過多，會使升力突增，飛機將會飄起。
在平飄後段，需要的拉桿量較多。因為此時飛機的速度較小，如拉桿量與前段相同，增加同樣多迎角，升力增加小，飛機將迅速下沈;此外隨著迎角的增大，阻力增大，飛機減速快，也將使飛機迅速下沈，因此只有多拉桿，迎角增加多壹些，才能得到所需的升力，使飛機下沈緩慢。
總之，在平飄中，拉桿的時機、分量、和快慢，由飛機的速度和下沈情況來決定。飛機速度大，下沈慢，拉桿的動作應慢些;反之，速度小，下沈快拉桿的動作應適當加快。
此外，為了使飛機平穩地按預定方向接地，在平飄過程中，還須註意用舵保持好方向。如有傾斜，應立即以桿舵壹致的動作修正。因此時迎角大速度小，副翼效用差，姑應利用方向舵支援副翼，即向傾斜的反方向蹬舵，幫助副翼修正飛機的傾斜。
(三)接地
飛機在接地前會出現機頭自動下俯的現象。這是因為飛機在下沈過程中，迎角要增大，迎角安定力矩使機頭下俯，另外由於飛機接近地面，地面的影響增強，下洗速 度減小，水平有效迎角增大，產生向上的附加升力，對重心形成的力矩使機頭下俯。故在接地前，還要繼續向後帶桿，飛機才能保持好所需的接地姿態。
為減小接地速度和增大滑跑中阻力，以縮短著陸滑跑距離，接地時應有較大的迎角，故前三點飛機以兩主輪接地，而後三點飛機以通常以三輪同時接地。
(四)著陸滑跑
著陸滑跑的中心問題是如何減速和保持滑跑方向。
飛機接地後，為盡快減速，縮短著陸滑跑距離，必須在滑跑中增大飛機阻力。滑跑中飛機阻力有氣動阻力、機輪摩擦力、以及噴氣反推力和螺旋槳負拉力等。滑跑中，增大飛機迎角，放減速板(或減速率)，以及使用反推、螺旋槳負拉力、剎車等都能增大飛機阻力。
簡單空氣力學簡介
要了解飛機的飛行原理就必須先知道飛機的組成以及功用，飛機的升力是如何產生的等問題。這些問題將分成幾個部分簡要講解。
壹、飛行的主要組成部分及功用
到目前為止，除了少數特殊形式的飛機外，大多數飛機都由機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成 ：
1. 機翼?機翼的主要功用是產生升力，以支持飛機在空中飛行，同時也起到壹定的穩定和操作作用。在機翼上壹般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機滾轉，放下襟翼可使升力增大。機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。不同用途的飛機其機翼形狀、大小也各有不同。
2. 機身?機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備，將飛機的其他部件如：機翼、尾翼及發動機等連接成壹個整體。
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動的升降舵組成，有的高速飛機將水平安定面和升降舵合為壹體成為全動平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機俯仰和偏轉，保證飛機能平穩飛行。
4.起落裝置?飛機的起落架大都由減震支柱和機輪組成，作用是起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時支撐飛機。
5.動力裝置?動力裝置主要用來產生拉力和推力，使飛機前進。其次還可為飛機上的其他用電設備提供電源等。現在飛機動力裝置應用較廣泛的有：航空活塞式 發動機加螺旋槳推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機。除了發動機本身，動力裝置還包括壹系列保證發動機正常工作的系統。
飛機上除了這五個主要部分外，根據飛機操作和執行任務的需要，還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、安全設備等其他設備。
二、飛機的升力和阻力
飛機是重於空氣的飛行器，當飛機飛行在空中，就會產生作用於飛機的空氣動力，飛機就是靠空氣動力升空飛行的。在了解飛機升力和阻力的產生之前，我們還要認 識空氣流動的特性，即空氣流動的基本規律。流動的空氣就是氣流，壹種流體，這裏我們要引用兩個流體定理：連續性定理和伯努利定理
流體的連續性定理：當流體連續不斷而穩定地流過壹個粗細不等的管道時，由於管道中任何壹部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同壹時間內，流進任壹切面的流體的質量和從另壹切面流出的流體質量是相等的。
連續性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關系。流體在流動中，不僅流速和管道切面相互聯系，而且流速和壓力之間也相互聯系。伯努利定理就是要闡述流體流動在流動中流速和壓力之間的關系。
伯努利定理基本內容：流體在壹個管道中流動時，流速大的地方壓力小，流速小的地方壓力大。
飛機的升力絕大部分是由機翼產生，尾翼通常產生負升力，飛機其他部分產生的升力很小，壹般不考慮。從上圖我們可以看到：空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股 氣流，分別沿機翼上、下表面流過，在機翼後緣重新匯合向後流去。機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用， 流管變粗，流速減慢，壓力增大。這裏我們就引用到了上述兩個定理。於是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直於相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。這 樣重於空氣的飛機借助機翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力，從而翺翔在藍天上了。
機翼升力的產生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正壓力的作用，壹般機翼上表面形成的吸力占總升力的60-80%左右，下表面的正壓形成的升力只占總升力的20-40%左右。
飛機飛行在空氣中會有各種阻力，阻力是與飛機運動方向相反的空氣動力，它阻礙飛機的前進，這裏我們也需要對它有所了解。按阻力產生的原因可分為摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和幹擾阻力。
1.摩擦阻力?空氣的物理特性之壹就是粘性。當空氣流過飛機表面時，由於粘性，空氣同飛機表面發生摩擦，產生壹個阻止飛機前進的力，這個力就是摩擦阻 力。摩擦阻力的大小，決定於空氣的粘性，飛機的表面狀況，以及同空氣相接觸的飛機表面積。空氣粘性越大、飛機表面越粗糙、飛機表面積越大，摩擦阻力就越 大。
2.壓差阻力?人在逆風中行走，會感到阻力的作用，這就是壹種壓差阻力。這種由前後壓力差形成的阻力叫壓差阻力。飛機的機身、尾翼等部件都會產生壓差阻力。
3.誘導阻力?升力產生的同時還對飛機附加了壹種阻力。這種因產生升力而誘導出來的阻力稱為誘導阻力，是飛機為產生升力而付出的壹種?代價?。其產生的過程較復雜這裏就不在詳訴。
4.幹擾阻力?它是飛機各部分之間因氣流相互幹擾而產生的壹種額外阻力。這種阻力容易產生在機身和機翼、機身和尾翼、機翼和發動機短艙、機翼和副油箱之間。
以上四種阻力是對低速飛機而言，至於高速飛機，除了也有這些阻力外，還會產生波阻等其他阻力。
三、影響升力和阻力的因素
升力和阻力是飛機在空氣之間的相對運動中(相對氣流)中產生的。影響升力和阻力的基本因素有：機翼在氣流中的相對位置(迎角)、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特點(飛機表面質量、機翼形狀、機翼面積、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開等)。
1.迎角對升力和阻力的影響?相對氣流方向與翼弦所夾的角度叫迎角。在飛行速度等其它條件相同的情況下，得到最大升力的迎角，叫做臨界迎角。在小於臨界 迎角範圍內增大迎角，升力增大：超過臨界臨界迎角後，再增大迎角，升力反而減小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超過臨界迎角，阻力急劇 增大。
2.飛行速度和空氣密度對升力阻力的影響?飛行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力與飛行速度的平方成正比例，即速度增大到原來的兩倍，升力和阻力增大 到原來的四倍：速度增大到原來的三倍，勝利和阻力也會增大到原來的九倍。空氣密度大，空氣動力大，升力和阻力自然也大。空氣密度增大為原來的兩倍，升力和 阻力也增大為原來的兩倍，即升力和阻力與空氣密度成正比例。
3，機翼面積，形狀和表面質量對升力、阻力的影響?機翼面積大，升力大，阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。機翼形狀對升力、阻力有很大 影響，從機翼切面形狀的相對厚度、最大厚度位置、機翼平面形狀、襟翼和前緣翼縫的位置到機翼結冰都對升力、阻力影響較大。還有飛機表面光滑與否對摩擦阻力 也會有影響，飛機表面相對光滑，阻力相對也會較小，反之則大。
飛機能自由地飛行在空中，靠的是飛行員對飛機正確的操控。飛行員操作飛機，就是運用油門、桿、舵改變飛機的空氣動力和力矩，從而改變飛行狀態。為了解飛機 的操作原理我們就需要知道飛機的平衡、安定性和操作性等相關知識。下面從這三方面開始簡要講解飛機的飛行操作原理。
為了讓大家理解其中的術語，我們先介紹壹些基礎知識：飛機的重心和飛機的坐標軸。
飛機的重心：飛機的各部件燃料、乘員、貨物等重力之和是飛機的重力，飛機重力的著力點叫做飛機重心。
飛機的坐標軸也叫機體軸是以機體為基準，通過飛機重心的三條相互垂直的坐標軸。
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