【簡介:】飛機在空氣中運動時,是靠機翼產(chǎn)生升力使飛機離陸升空的。機翼升力是怎樣產(chǎn)生的呢?這首先得從氣流的基本原理談起。在日常生活中,有風(fēng)的時候,我們會感到有空氣流過身體,特別涼爽;無
飛機在空氣中運動時,是靠機翼產(chǎn)生升力使飛機離陸升空的。機翼升力是怎樣產(chǎn)生的呢?這首先得從氣流的基本原理談起。在日常生活中,有風(fēng)的時候,我們會感到有空氣流過身體,特別涼爽;無風(fēng)的時候,騎在自行車上也會有同樣的體會,這就是相對氣流的作用結(jié)果。滔滔江水,流經(jīng)河道窄的地方時,水流速度就快;經(jīng)過河道寬的地方時,水流變緩,流速較慢。空氣也是一樣,當(dāng)它流過一根粗細(xì)不等的管子時,由于空氣在管子里是連續(xù)不斷地穩(wěn)定流動,在空氣密度不變的情況下,單位時間內(nèi)從管道粗的一端流進(jìn)多少,從細(xì)的一端就要流出多少。因此空氣通過管道細(xì)的地方時,必須加速流動,才能保證流量相同。由此我們得出了流動空氣的特性:流管細(xì)流速快;流管粗流速慢。這就是氣流連續(xù)性原理。
實踐證明,空氣流動的速度變化后,還會引起壓力變化。當(dāng)流體穩(wěn)定流過一個管道時,流速快的地方壓力小。流速慢的地方壓力大。
飛機在向前運動時,空氣流到機翼前緣,分為上下兩股,流過機翼上表現(xiàn)的流線,受到凸起的影響,使流線收斂變密,流管(把兩條臨近的流線看成管子的管壁)變細(xì);而流過下表面的流線也受凸起的影響,但下表面的凸起程度明顯小于上表面,所以,相對于上表面來說流線較疏松,流管較粗。由于機翼上表面流管變細(xì),流速加快,壓力較小,而下表面流管粗,流速慢,壓力較大。這樣在機翼上、下表面出現(xiàn)了壓力差。這個作用在機翼各切面上的壓力差的總和便是機翼的升力(見圖)。其方向與相對氣流方向垂直;其大小主要受飛行速度、迎角(翼弦與相對氣流方向之間的夾角)、空氣密度、機翼切面形狀和機翼面積等因素的影響。當(dāng)然,飛機的機身、水平尾翼等部位也能產(chǎn)生部分升力,但機翼升力是飛機升空的主要升力源。飛機之所以能起飛落地,主要是通過改變其升力的大小而實現(xiàn)的。這就是飛機能離陸升空并在空中飛行的奧秘。
自從世界上出現(xiàn)飛機以來,飛機的結(jié)構(gòu)形式雖然在不斷改進(jìn),飛機類型不斷增多,但到目前為止,除了極少數(shù)特殊形式的飛機之外,大多數(shù)飛機都是由下面六個主要部分組成,即:機翼、機身、尾翼、起落裝置、操縱系統(tǒng)和動力裝置。它們各有其獨特的功用。
?。ㄒ唬C身
機身主要用來裝載人員、貨物、燃油、武器和機載設(shè)備,并通過它將機翼、尾翼、起落架等部件連成一個整體。在輕型飛機和殲擊機、強擊機上,還常將發(fā)動機裝在機身內(nèi)。
?。ǘC翼
機翼是飛機上用來產(chǎn)生升力的主要部件,一般分為左右兩個翼面。
機翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。機翼前后緣都保持基本平直的稱平直翼,機翼前緣和后緣都向后掠稱后掠翼,機翼平面形狀成三角形的稱三角翼,前一種適用于低速飛機,后兩種適用于高速飛機。近來先進(jìn)飛機還采用了邊條機翼、前掠機翼等平面形狀。
左右機翼后緣各設(shè)一個副翼,飛行員利用副翼進(jìn)行滾轉(zhuǎn)操縱。即飛行員向左壓桿時,左機翼上的副翼向上偏轉(zhuǎn),左機翼升力下降;右機翼上的副翼下偏,右機翼升力增加,在兩個機翼升力差作用下飛機向左滾轉(zhuǎn)。為了降低起飛離地速度和著陸接地速度,縮短起飛和著陸滑跑距離,左右機翼后緣還裝有襟翼。襟翼平時處于收上位置,起飛著陸時放下。
飛機的機翼的變化
在飛機誕生之初,機翼的形狀千奇百怪,有的像鳥的翅膀,有的像蝙蝠的黑翼,有的像昆蟲的翅膀;有的是單機翼,有的是雙機翼。到第二次世界大戰(zhàn)時,雖然絕大多數(shù)飛機統(tǒng)一)到單機翼上來,但單機翼的位置又有上單機翼、中單機翼和下單機翼之分,其形狀有平直機翼、后掠機翼、三角機翼、梯形機翼、變后掠角機翼和前掠角機翼之別。
?。ㄈ┪惨?br> 尾翼分垂直尾翼和水平尾翼兩部分。
1.垂直尾翼
垂直尾翼垂直安裝在機身尾部,主要功能為保持飛機的方向平衡和操縱。
通常垂直尾翼后緣設(shè)有方向舵。飛行員利用方向舵進(jìn)行方向操縱。當(dāng)飛行員右蹬舵時,方向舵右偏,相對氣流吹在垂尾上,使垂尾產(chǎn)生一個向左的側(cè)力,此側(cè)力相對于飛機重心產(chǎn)生一個使飛機機頭右偏的力矩,從而使機頭右偏。同樣,蹬左舵時,方向舵左偏,機頭左偏。某些高速飛機,沒有獨立的方向舵,整個垂尾跟著腳蹬操縱而偏轉(zhuǎn),稱為全動垂尾。
2.水平尾翼
水平尾翼水平安裝在機身尾部,主要功能為保持俯仰平衡和俯仰操縱。低速飛機水平尾翼前段為水平安定面,是不可操縱的,其后緣設(shè)有升降舵,飛行員利用升降舵進(jìn)行俯仰操縱。即飛行員拉桿時,升降舵上偏,相對氣流吹向水平尾翼時,水平尾翼產(chǎn)生附加的負(fù)升力(向下的升力),此力對飛機重心產(chǎn)生一個使機頭上仰的力矩,從而使飛機抬頭。同樣飛行員推桿時升降舵下偏,飛機低頭。
超音速飛機采用全動平尾,即將水平安定面與升降舵合為一體。飛行員推拉桿時整個水平尾翼都隨之偏轉(zhuǎn)。飛行員用全動平尾來進(jìn)行俯仰操縱。其操縱原理與升降舵相同。
某些高速飛機為了提高滾轉(zhuǎn)性能,在左、右壓桿時,左、右平尾反向偏轉(zhuǎn),以產(chǎn)生附加的滾轉(zhuǎn)力矩,這種平尾稱為差動平尾。
有些飛機的水平尾翼放在機翼前邊,這種飛機叫鴨式飛機。這時放在機翼前面的水平尾翼稱為鴨翼或前翼。也有一部分飛機沒有水平尾翼,這種飛機稱為無尾飛機。
現(xiàn)在有些飛機還采用了三翼面的布局方法,也就是說既有機翼前面的前翼,也有機翼后面的水平尾翼。
?。ㄋ模┢鹇溲b置
起落裝置的功用是使飛機在地面或水面進(jìn)行起飛、著陸、滑行和停放。著陸時還通過起落裝置吸收撞擊能量,改善著陸性能。
早期陸上飛機起落裝置比較簡單,只有三個起落架,而且在空中不能收起,飛行阻力大。現(xiàn)代的陸上飛機起落裝置包含起落架和改善起落性能的裝置兩部分,且起落架在起飛后即可收起,以減少飛行阻力。改善起落性能的裝置主要有起飛加速器、機輪剎車、減速傘等。
水上飛機的起落架由浮筒代替機輪。
(五)操縱系統(tǒng)(飛行控制系統(tǒng))
飛機操縱系統(tǒng)是指從座艙中飛行員駕駛桿(盤)到水平尾翼、副翼、方向舵等操縱面,用來傳遞飛行員操縱指令,改變飛行狀態(tài)的整個系統(tǒng)。早期的操縱系統(tǒng)是由拉桿、搖臂(或鋼索)組成的純機械操縱系統(tǒng)?,F(xiàn)代飛機在操縱系統(tǒng)中采用了很多自動控制裝置,因而,通常把它稱為飛行控制系統(tǒng)。
(六)動力裝置
飛機動力裝置是用來產(chǎn)生拉力(螺旋槳飛機)或推力(噴氣式飛機),使飛機前進(jìn)的裝置。采用推力矢量的動力裝置,還可用來進(jìn)行機動飛行?,F(xiàn)代的軍用飛機多數(shù)為噴氣式飛機。
噴氣式飛機的動力裝置主要分為渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機兩類。