固定翼飛機

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飞机
空中巴士A380,人類目前最大之民用固定翼航空器。
航空器专题
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不同種類军用飛機的模型
一些大型客機的比較:
菲爾利·劍魚式(Fairey Swordfish)魚雷轟炸機
加賀號航空母艦上的複翼機隊

固定翼飞机Fixed-wing aeroplane)簡稱定翼机,常被再简称为飞机(英文:aeroplane),是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。它是固定翼航空器的一种,也是最常见的一种,另一种固定翼航空器是滑翔机。飞机按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机。

历史[编辑]

固定翼機是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一,有人将它与电视电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。关于世界上最早的固定翼機到底是由谁发明各国尚存在争议,但较为普遍的观点是由美國人莱特兄弟發明。他们在1903年12月17日进行的飞行作为“第一次重于空气的航空器进行的受控的持续动力飞行”被国际航空联合会(FAI)所认可[1]

固定翼機作为交通工具的特点[编辑]

和其他交通工具相比,固定翼機有很多优点:

  • 速度快。目前喷射客机的巡航时速在900公里/小時左右。
  • 机动性高。固定翼機飞行不受高河流沙漠海洋的阻隔,而且可根据客、货源数量随时增加班次。
  • 安全舒適。據國際民航組織統計,民航平均每億客公裡的死亡人數為100人,是公路交通事故死亡人數的幾十分之一到幾百分之一,和鐵路運輸並列為最安全的交通運輸方式。

但是固定翼機作为交通工具也有自身的局限性:

  • 价格昂贵。无论是固定翼機本身还是固定翼機所消耗的油料相对其他交通运输方式都高昂的多。
  • 受天气情况影响。虽然现在航空技术已经能适应绝大多数气象条件,但是比较严重的等气象条件仍然会影响飞机的起降安全。
  • 起降场地有限制。大部份固定翼機都需要機場升降,需要有较长的跑道供起降,对起降的条件要求比较苛刻。
  • 一定的危險。雖然民航客機每億客公裡的死亡人數遠低於其他常見運輸工具,但由於飛行事故的倖存率很低,所以給公眾的心理感覺還是有一定危險的。

另外,雖然固定翼機不斷提升燃油效率,但是飛行時每消耗1公斤燃油就會排放3公斤二氧化碳,而且氣體直接在大氣層排放,對全球暖化的影響比地面排放還要大。

机体结构[编辑]

飛機的機體結構通常包括機翼機身尾翼起落架組成。如果飛機的發動機不在機身內,則發動機短艙也屬於機體結構的一部分。[2]

机翼[编辑]

机翼是飞机产生升力的部件,机翼后缘有可操纵的活动面,靠外侧的叫做副翼,用于控制飞机的滚转运动,靠内侧的则是襟翼,用于增加起飞着陆阶段的升力。机翼内部通常安装油箱,机翼下面则可供挂载副油箱和武器等附加设备。有些飞机的发动机和起落架也被安装在机翼下方。[2]

根據伯努利定律,機翼的上半部較下半部突起,以機翼側面剖面來看這讓機翼上半部氣流的流動路線比下半部長,因此機翼上半部氣流流動速度較下半部快氣壓較小,飛機在跑道上衝刺到一定速度後這氣壓壓力差就產生足夠升力讓飛機起飛。机翼有各种形状,数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力,固定翼機以双翼机甚至多翼机为主,但现代飞机一般是单翼机。

机身[编辑]

机身的主要功用是装载人员、货物、设备、燃料和武器等,也是飞机其他结构部件的安装基础,将尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但飞翼机是个例外,它的机身被隐藏在其机翼的内部。[2]

尾翼[编辑]

尾翼是用来平衡、稳定和操纵飞机飞行姿态的部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾翼(平尾)两部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成,水平尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成,一些型号的飞机升降舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的航向运动,升降舵用于控制飞机的俯仰运动。[2]

起落架[编辑]

起落架是用来支撑飞机停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,由支柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。陆上飞机的起落装置一般由减震支柱和机轮组成,此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。[2]

动力装置(航空发动机)[编辑]

飞机的动力装置的核心是航空发动机,主要功能是用来产生拉力或推力克服与空气相对运动时产生的阻力使飞机前进[2]。次要功能则是为飞机上的用电设备提供电力,为空调设备等用气设备提供气源等。飞机的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,如发动机燃油系统、发动机控制系统等。

現代飛機的動力裝置一般為渦輪發動機(噴氣發動機)和活塞發動機兩種。應用較廣泛的配置方式有四種:航空活塞式發動機加螺旋槳推進器;渦輪噴射發動機渦輪螺旋槳發動機渦輪風扇發動機。隨著航空技術的發展,火箭發動機、沖壓發動機、原子能航空發動機、脈衝爆震發動機等,也有可能會逐漸被採用。

固定翼機的飞行操纵装置[编辑]

现代固定翼機驾驶舱内可供驾驶员使用的固定翼機操纵装置(flight control system)通常包括:

  • 主操纵装置:驾驶杆或驾驶盘和方向舵脚蹬。在某些采用电传操纵系统的固定翼機上,驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆(sidestick),也称为“侧杆”。
  • 辅助操纵装置:襟翼手柄、配平按钮、减速板手柄等。

随着电子技术的发展,飞行操纵装置的形式也发生了根本性的变化。在大型固定翼機中,传统的机械式操纵系统已逐渐地被更为先进的电传操纵系统所取代,计算机系统全面介入飞行操纵系统,驾驶员的操作已不再像是直接操纵固定翼機动作,而更像是给固定翼機下达运动指令。由于某些采用电传操纵系统的固定翼機取消了原有的驾驶杆或驾驶盘等装置而改为侧杆操纵,驾驶舱的空间显得比以往更加宽松,所以有些驾驶员称此类驾驶舱为“飞行办公室”。

有关固定翼機的记录[编辑]

起飛時所產生的凝結雲
二戰從船上彈射的水上飛機

最大航速[编辑]

最大航速是固定翼機最重要的性能之一。下列若干历史上的最大航速纪录:

最大航程[编辑]

2004年的6月28日,新加坡航空公司重新开通了新加坡与美國紐約紐華克機場之间的每日不停站直航航班,航班号SQ21/SQ22,超过了之前新加坡至洛杉磯的航線,成為全球最長不停站商業飛行的航線。新航以空中巴士A340-500客機飛行该航线,整个航程达到了16600公里,飛行需時18小時。

升限及实用升限[编辑]

载重及载客能力[编辑]

  • 目前載重能力最好的是前蘇聯安托諾夫設計局所製造的An-225夢想式運輸機,離陸重量超過600公噸,酬載重量可達300公噸。
  • 目前載客人數最多的是2005年初發表的空中巴士A380客機,採最高密度座位時可載853人。

环球飞行[编辑]

  • 1924年道格拉斯公司世界巡航号”(World Cruisers)固定翼機第一次作分段环球飞行,历时175天,飞完42400千米。
  • 1986年由伯特·鲁坦设计的旅行者号由哥哥迪克·鲁坦和女飞行员珍娜·耶格尔驾驶,人类首次实现不间断、不空中加油的环球飞行。
  • 1992年10月,一架「協和」號超音速客機,為了紀念哥倫布發現美洲新大陸500週年,用了32小時49分繞地球一周,創造了環球飛行的新紀錄。

靜音噴射機[编辑]

2006年的11月,美國麻省理工學院英國劍橋大學的研究團隊,楬櫫一項名為「靜音噴射機倡議」的計劃,將徹底改造客機的概念設計:未來的客機將不只能更省油,而且還安靜無聲,一解機場附近居民飽受飛機起降噪音折磨之苦。這一「靜音噴射機」可以運送215名乘客,並可能在2030年時加入航空界。這架客機的噪音從機場外聽起來,大約像洗衣機或其他家電的噪音。

参考资料[编辑]

  1. ^ 100 Years Ago, the Dream of Icarus Became Reality.. FAI NEWS. 2003年12月17日 [2007-01-05] (English). 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 ,謝礎, 賈玉紅, 黃俊, 吳永康. 航空航天技術概論(第2版). 北京航空航天大學出版社. 2008: 5,6. ISBN 978-7-81124-428-1. 

相关条目[编辑]