飞行原理基础知识(一)

1903年12月17日，莱特兄弟实现了人类历史上第一次带动力的、持续的、可控的飞行。本期让我们一起回顾一下有关飞行原理的基础知识，包括飞机的基本组成，升力，阻力等。

飞机的基本组成

大多数飞机都是由以下五个部分组成：机翼，机身，尾翼，起落装置和动力装置。

· 机身：机身的主要功能是装载机组、旅客、货物、和其他必须设备，还可飞机的其他部分，如尾翼，机翼，发动机连接成一个整体。

·机翼：机翼的主要功能是产生升力。根据安装在机身的位置不同，又分为上单翼，中单翼，下单翼。同时，机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演着重要的角色。

·尾翼：包括水平尾和垂直尾翼。在典型的设计中，水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。主要用来操纵飞机的俯仰和偏转。

·起落装置：用于飞机的起飞，着陆以及在地面上的滑行并支持飞机。目前，现代飞机大多数为前三点式飞机，以及可收放式起落架。

· 动力装置：主要用来产生拉力或推力，从而使飞机在空中以规定的速度飞行。发动机类型分为两类：一类为活塞式发动机；二类为涡轮喷气式发动机，主要用于大型、高速的民航客机和军用飞机中。

升力

相对气流

· 空气相对于地面的运动就是气流，只要空气相对于物体运动，就会产生空气动力。

· 相对气流是空气相对于物体的运动，相对气流的方向与物体的运动方向相反。飞机的相对气流就是空气相对于飞机的运动，因此，飞机的相对气流方向与飞行速度相反。

迎角

相对气流方向（飞行速度方向）与翼弦之间的夹角，称为迎角，用α表示。相对气流方向指向翼弦下方为正迎角，指向翼弦上方为负迎角，翼弦平行为零迎角。

升力：飞机各部分所产生的空气动力的总和叫做飞机的总空气动力。一般情况下，飞机的总空气动力是向上并向后倾斜的，将飞机的总空气动力分解为垂直于飞行速度（相对于气流）方向和平行于飞行速度（相对气流）方向的两个分力。垂直于飞行速度的分力叫升力，用L表示。

升力的产生原理

上表面由于正迎角和翼面外凸的影响，流管收缩，流速增大，压力降低；而在翼型的下表面，气流受阻，流管扩张，流速减慢，压力增大。这样就形成压力差，总压力差在垂直于相对气流方向的分量，就是升力。

问：那么升力的大小跟什么有关系呢？

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影响升力的主要因素有迎角，机翼形状，空气密度，气流速度，机翼面积等

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升力公式：

阻力

阻力是与飞机运动轨迹平行、与飞行速度方向相反的力。一般分为摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力和诱导阻力，其中摩擦阻力、压差阻力和干扰阻力合称为废阻力。

废阻力

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摩擦阻力：空气流过机翼时，紧贴机翼表面的一层空气，其速度恒等于零，这些流动的空气受到了机翼表面给它的向前的力作用，也必然给机翼表面一个反作用力，这就是摩擦阻力。

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压差阻力：由于物体前后的压力差而产生的阻力。飞机的机翼、机身和尾翼等部位都会产生压差阻力。

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飞机各个部位，如机翼、机身、尾翼等，单独放在气流中所产生的阻力总和小于把它们组成一个整体时所产生的阻力。把这种飞机各部分之间由于气流的相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力。

诱导阻力

诱导阻力的产生与翼尖涡和下洗流有关，与升力的产生有关。

诱导阻力主要受到机翼形状（特别是机翼的平面形状）、展弦比大，诱导阻力小。升力大，诱导阻力大。在平直飞行中，诱导阻力与飞行速度的平方成反比。

阻力公式

C为飞机的阻力系数，表达了飞机迎角、机翼形状及表面质量对飞机阻力的影响。飞机的阻力与动压及机翼面积成正比。

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作者｜邓志勇

编辑｜邓志勇