《中國大百科全書(第2版)》讀書筆記12327-飛機

對瀟瀟雨幕 發佈 2024-05-08T00:04:50.619561+00:00

1903年12月17日,美國萊特兄弟設計製造的「飛行者」1號進行了成功的試飛,是人類首次用重於空氣的航空器實現有動力、可操縱的持續飛行。

飛機 airplane

由動力裝置產生前進推力,由固定機翼產生升力,在大氣層中飛行的航空器。

1.發展

1903年12月17日,美國萊特兄弟設計製造的「飛行者」1號進行了成功的試飛,是人類首次用重於空氣的航空器實現有動力、可操縱的持續飛行。在4次飛行中飛行高度僅2~3米,第一次留空時間12秒,飛行36.5米;飛行最長的一次留空59秒,飛行260米。

1903年以後的30年內,飛機在軍事方面得到廣泛應用,性能不斷提高,構造不斷完善。製造飛機的材料以木材和蒙布為主,多為雙翼機。

20世紀30年代以後,冶金和機械製造技術的進步使活塞式發動機功率增大,重量減輕。強度高、重量輕的硬鋁合金問世和結構分析技術的完善,使得全金屬的單翼機代替了雙翼機。飛機改用封閉座艙,發動機加整流罩,採用收放起落架等,到30年代末飛機速度提高到500千米/小時。

在提高飛帆飛行速度的過程中,氣動彈性力學得以建立和發展。20世紀40年代以後,顫振問題不再成為提高飛機速度的障礙。

第二次世界大戰末期,飛機速度已接近聲速。螺旋槳的效率速度增加而急劇下降。傳統外形的飛機在接近聲速時阻力劇增,出現嚴重的操縱穩定問題,飛機碰到了聲障。

超越聲障一是改用渦輪噴氣發動機,這種發動機重量輕、高速時推進效率高;二是採用後掠機翼、減小機翼厚度和利用面積律設計飛機外形,大大降低超音速飛行的阻力。這樣,飛機實現了超音速飛行。

飛機的速度範圍和高度範圍不斷擴大,為了同時有良好的高、低速和高、低空飛行性能,出現了變後掠翼飛機。

2.分類

飛機按用途分為軍用飛機和民用機兩大類。軍用飛機包括殲擊機(戰鬥機)、截擊機、殲擊轟炸機、強擊機(攻擊機)、轟炸機、反潛機、偵察機、預警機、電子干擾飛機、軍用運輸機、空中加油機、艦載飛機等。民用機則泛指一切非軍事用途的飛機,包括旅客機、貨機、公務機、農業飛機、運動機、救護機、試驗研究機等。其中旅客機、貨機和客貨兩用飛機又統稱民用運輸機。

飛機按機翼數目的不同分為單翼機、雙翼機和多翼機。雙翼機結構重量輕,低速機動性比較好,但飛行阻力較大。從20世紀30年代開始,大部分飛機都採用單翼機型式。

按照機翼相對機身上下位置,可分為下單翼、中單翼和上單翼飛機。按機翼平面形狀可分為平直翼、後掠翼、三角翼和前掠翼飛機。

按水平尾翼的有無和前後位置,可分為正常式飛機(水平尾翼在機翼之後)、鴨式飛機(在機翼的前面有鴨翼,或稱前翼)和無尾飛機(沒有水平尾翼)。在正常式飛機中,水平尾翼起俯仰穩定和操縱作用。鴨式飛機的前翼起俯仰操縱或對機翼形成有利干擾的作用。無尾飛機的平衡和操縱功能由機翼後緣的升降副翼來完成。

按水平尾翼相對於機翼弦平面上下位置,又可分為低平尾和高平尾布局的飛機。當水平尾翼裝在垂直尾翼頂端時,稱為T尾飛機。按垂直尾翼的數目,可分為單垂尾、雙重尾和多重尾飛機。

按機身型式可分為正常機身(單機身)式和尾撐式飛機。飛機還可做成雙機身式或雙尾撐式。

按推進裝置飛機可分為螺旋槳飛機和噴氣飛機。按發動機類型的不同,螺旋槳飛機又分為活塞式飛機和渦輪螺旋槳飛機;噴氣飛機中有渦輪噴氣飛機、渦輪風扇飛機。

按一架飛機上發動機的數目,可分為單發動機、雙發動機、三發動機和四發動機飛機。四發動機以上的多發動機飛機,現已少見。靠飛機上的太陽電池吸收太陽輻射能,用以驅動螺旋槳的飛梘稱太陽能飛機。在人力飛機上,駕駛員又是飛機的動力裝置。

按飛機起落架支點相對於飛機重心的位置,分前三點式起落架飛機、後三點式起落架飛機和自行車式起落架飛機。

此外,根據起落架滑行裝置又有輪式、滑橇式和浮筒式飛機之分。滑橇式飛機用於冰上或雪地起降和滑行。輕型水上飛機多採用浮筒式。在陸地和水上都能起降的兩棲(或稱水陸兩用)飛機兼有輪式起落架和浮筒式起落架(或船身)。

飛機還可依性能特點分類。按最大飛行速度分為亞音速飛機和超音速飛機。亞音速飛機又分為低速飛機(飛行速度在400千米/小時以下)和高亞音速飛機(飛行馬赫數為0.8~0.9)。大多數噴氣式旅客機都屬於高亞音速飛機,大多數戰鬥機都是超音速飛機。

按飛行航程,遠程飛機足以完成中途不著陸的洲際跨洋飛行。近程飛機的航程一般在1000千米以下,中程飛機的航程在3000千米左右。

按飛機起飛降落距離,又分為常規起落飛機、短距起落飛機和垂直起落飛機。

3.飛機組成

飛機的主要組成部件有機翼、尾翼、機身、起落架、飛機操縱系統、飛機動力裝置和機載設備等。

機翼產生升力,通常在機翼上有用於橫向操縱的副翼和擾流片,機翼前後緣部分還裝有各種型式的襟翼,用於增加升力。尾翼通常在飛機尾部,分為水平尾翼和重直尾翼。個別飛機的尾翼設計成V形,兼起縱向和航向穩定、操縱的作用,稱為V形尾翼。在超音速飛機上,常將水平尾翼做成一個整體,稱為全動平尾。有的飛機(主要是變後掠翼飛機)上還將全動水平尾翼設計成可以差動偏轉的型式,即平尾的左右兩半翼面不僅可以同向偏轉,且可反向偏轉,起橫向操縱作用,稱差動平尾。在有些飛機上,水平尾翼不是裝在飛機尾部,而是移到機翼的前面,稱為前翼或鴨翼。

機身主要用於容納人員,貨物或其他載重和設備。

起落架是飛機起飛、著陸滑跑和在地面(或水面)停放、滑行中支持飛機的裝置,一般由承力支柱、減震器、帶剎車的機輪(或滑橇、浮筒)和收放機構組成。在低速飛機上用不可收放的固定式起落架以減輕重量,在支柱和機輪上有時裝整流罩以減小阻力。陸地上或艦上起落的飛機用機輪,在冰上或雪地起落的飛機用橇代替機輪,浮筒式水上飛機則代之以浮筒。

操縱系統包括駕駛杆(盤)、腳蹬和傳動系統。駕駛員通過駕駛杆(盤)控制升降舵(或全動水平尾翼)和副翼,腳蹬控制方向舵。現代飛機操縱系統中還配備有各種助力系統(液壓的和電動的)、增穩裝置和自動駕駛儀等。從駕駛員的操縱器件到舵面之間的連接系統,可分為硬式(用拉杆)、軟式(用鋼索)、電傳(用電信號)和光傳(用光纜)系統。

動力裝置包括發動機和保證發動機工作的附件和系統。包括發動機的起動、操縱、固定、燃油、滑油、散熱、防火、滅火、進氣和排氣等裝置或系統。

機載設備包括飛行儀表、通信、導航、環境控制、生命保障、能源供給等設備,以及與飛機用途有關的機載設備,如戰鬥機的武器和火控系統,旅客機的客艙生活服務設施等。

4.飛行效率

常用升力與阻力的比值(升阻比)衡量航空器的飛行效率。現代亞音速飛機的升阻比最大可達15~20,即在空中每支持147~196牛(15~20千克力)的重力需要付出9.8牛(1千克力)推力的代價。

直升機飛行效率低於飛機,飛艇的飛行速度超過200千米/小時,升阻比將低於一般飛機。噴氣式超音速飛機在馬赫數為2.2時升阻比約為7,低於高亞音速飛機。所以現代運輸機都用高亞音速巡航,甚至超音速轟炸機和戰鬥機也用高亞音速進行遠程巡航。


摘自:《中國大百科全書(第2版)》第6冊,中國大百科全書出版社,2009年

關鍵字: