转自制飞机入门

摩托艇 · 发表于 2013-11-23 21:26:53

1、飞机的各重要部件
　　
　　驾驶飞机就意味着自己升上蓝天，飞机与汽车有很大的区别，如果你在开汽车，万一突然你的汽车坏了，没有关系，你只需停下车子，打个电话，叫修车公司派人给你修就可以了，但是，一旦飞机在天上出了什么问题，你可以依靠的就只有你自己了，你不可能在空中把飞机停下来，只能尽全力降落，而降落在飞机出现问题时又是如此地艰难。所以，对于渴望驾驶飞机的人来说，学习飞机的各重要部件的工作原理就变得极为重要。
　　
　　一般来说，飞机主要由固定的部件与活动的部件所组成。其中，固定部件有机身、驾驶舱、机翼、起落架、发动机和尾翼。活动部件有襟翼、副翼、方向舵和升降舵。
　　
　　机身：机身是飞机的主体，其它部件都连接在机身上。一般来说，其外形与其任务相关，如超音速战斗机为了减小波阻，要采用尖形头部，机身尽可能的瘦，而客机或货机则要比较大，这样才方便载客或载货。
　　
　　驾驶舱：驾驶舱前部装有全部飞行仪表，脚下有左右两个脚蹬子。舱前面是一个透明的风挡，两侧有窗。一般来说，单座战斗机不分风挡与侧窗，是一个整体的透明舱盖，可前后拉动，同时，兼作驾驶员进出驾驶舱的门。在驾驶过程中驾驶员可通过透明的风挡前视。
　　
　　机翼：机翼是飞机产生升力的主要部件。它上面附有好几种活动的可操作的小块翼面。早期曾经出现过双层翼及多层翼的飞机，但是由于可影响的气团并没有明显增大，使得升力提高幅度不够大，反倒加大了阻力和重量，也就逐渐被淘汰了。
　　
　　机翼的剖面叫翼形，一般来说，上型面拱起厉害，下型面弯地较少。表现为圆头尖尾。这样的话，可以避免前部气流飞离，同时防止尾部产生乱流。
　　
　　在机翼设计时，有一个很重要的技术参数——展弦比（Aspect Ratio）＝ ,AR的大小决定诱导阻力份额，现在的飞机AR数，一般来说滑翔机为10，一般低速飞机为6～7，航天飞机为2。那么什么是诱导阻力呢？由于飞机飞行时，下翼面为高压，上翼面为高压，就使得翼端梢处气流上流，导致前方的来流向下偏转。而飞机的升力又垂直于来流，就使得飞机的升力有一个向后的分量。从而产生阻力。
　　
　　起落架：起落架是飞机起飞和降落时用以在跑道上滑行的。有两个主轮，一般固定在左右机翼上，靠近翼根；第三个轮子，一般置放在机身前段上，这种布局叫做前三点式布局。有的小型飞机，第三个轮子放在机尾下方，叫后三点式布局。前三点可保证飞机停在地面上时地板保持水平，而后三点可保证飞机起飞和降落时的攻角。现在的飞机一般都是使用前三点时布局。由于起落架对气体流动有很大阻力，大型飞机一般设有回收装置，但是，小型飞机一般没有这种装置，这是因为本身小飞机就飞得比较慢，阻力也不是很大，反倒是加上回收装置会让飞机增重了不少。
　　
　　尾翼组：在飞机的尾部一般安装有竖向安定面与水平安定面，它们可以保证飞机的飞行过程中的稳定性，即便是飞机受到某种因素影响而滚动，它们也会让飞机摆动回来，逐渐恢复原来姿态。
　　
　　下面再简单介绍一下飞机的操纵面，也就是活动部件。
　　
　　襟翼：为了让飞机起飞时有尽可能大的升力，飞机设计师们设计出了这种襟翼的装置。它一般在机翼里段，左右两侧是同向翻转，只会下折以增大升力系数。分为简单襟翼，开缝襟翼，分裂式襟翼，福式襟翼。其中，福式襟翼最为普遍，它是将机翼下翼面下折，同时整体向后移动，一直推到上翼面后缘。这样，在增大机翼面积的同时，也增大了攻角。从而有利于飞机的起飞。
　　
　　副翼：副翼是用于飞机转向的，一般位于机翼外段，用铰链和固定翼面连接，可以上下翻折，当然，为了转弯左右折转方向自然是相反的。举个例子，副翼左侧下折，右侧上折就可以让飞机向右转弯。
　　
　　阻力板：这种结构一般只出现在大型客机上，是顺着翼展方向设置的，可以竖起，这样就破坏了气流的流动，极大的增加了阻力，有利于飞机尽快停下。
　　
　　升降舵：位于水平尾翼的后段，左右一致的向上或者向下翻折，使得飞机能够将机头上扬和下沉。
　　
　　方向舵：位于立尾的后段，既可以左折也可以右折。很像水中的船舵，功能也是差不多，用于调整飞机的飞行方向。
　　
　　2、飞机飞行理论
　　
　　其实，在上面讲机翼时已经提到了一些关于飞机飞行的力的问题，那么，是什么让飞机飞起来的呢？大家都学习过大学物理学，里面在介绍流体力学时，必然要介绍一个方程，那就是伯努利方程—— ，根据伯努利方程，速度v越大，压强越小，而飞机的翼形往往圆头尖尾，上型面拱起厉害而下型面弯地较少，就使得在上翼面气体流动速度比较快，压强小，而下翼面压强大，从而产生了升力。
　　
　　[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ 正是由于飞机这种飞行原理使得飞机在飞行中攻角不可以过大，一旦过大，会在机翼上方气流有很大的分散，产生很乱的气流，使升力迅速下降，而阻力迅速上升。产生了着名的失速现象。这个角度，对于小型飞机来说，一般是18°。在驾驶飞机时，哪些现象表明飞机即将失速呢？一般有空速表数值迅速下降，机身发生抖动，产生噪音，操纵不灵话等等征兆。总而言之，失速一定要尽可能的及早发现，并且避免，因为一旦失速，很可能进入更为可怕的尾旋，也就是机翼两侧的失速状况不同而导致的飞机迅速翻滚。
　　
　　同时，大家要记在心里，人的感觉是基于地面的参照系的，一旦飞上空中，人的感觉就往往会给大脑错误的信息。使人发现直觉与飞机仪表不同，这时，一定要记住，永远要相信仪表。不可否认，仪表也有坏的时候，但是，人出错的可能性还是远大于仪表的。为什么呢？在人的耳朵里有许多细小管子，其中有液体流动，管子的张开程度决定于液体流动的情况及其位置。它将感受到的信号送到大脑，就形成了位置感觉。但是，在飞行中会出现“感觉滞后”，一般来说，人的感觉约滞后于飞行动作30～45秒，而这也就是液体流动时间。所以说，在飞行中，为了安全，要相信仪表。更准确的说，飞行中任何时刻不可以只看一个仪表，而要迅速的看多个仪表，互相印证，确保仪表和飞行一切正常。
　　
　　3、飞行的仪表系统与动力系统
　　
　　既然，在上一节中如此强调飞机的仪表的重要性，就很有必要介绍一下飞机都有哪些仪表。在个人飞行较为成熟的美国，飞行执照有两种，一个是目视飞行（VFR），另一个是仪表飞行（IFR）。天气不可能永远是好天气，所以，仅凭借目视飞行难以在全天候下享受飞行的乐趣（这里不是鼓励飞行爱好者去冒险，只是强调仪表飞行极为重要）。一般来说，仪表主要有六块，分别是空速表、航空地平仪、高度表、升降速率表、方向指示仪和转弯倾侧仪。分为陀螺类和非陀螺类。
　　
　　下面，简略介绍一下各块仪表的特性。先说陀螺类仪表，航空地平仪是一个轴保持竖向的仪表，用于表示现在飞机前进方向与地平面的关系，保证飞行员在任何时间都可以知道自己飞机机头角度与倾斜状况。方向指示仪，顾名思义，就是指示现在飞机前进方向与磁北极的夹角，当然，飞行员必须要知道磁北极方向与真实北极方向是有一个较小的差别的。转弯倾侧仪是表示现在飞机倾斜状况和飞机转弯时合成重力加速度的方向，这里多说几句，飞机转向，可以用副翼，也可以用方向舵，但是，最为科学的方法无疑是两者皆用，只有这样，才能够让飞机转向时合成重力加速度方向与飞机内部地板保持垂直，而合成重力加速度的方向可以在转弯侧倾仪上清楚的看出来。
　　
　　再谈谈一谈非陀螺类仪表。空速表是显示现在飞机速度的仪表，工作原理是由伯努利方程的静压与动压的差得到现在飞机相对气体的飞行速度。注意，这里的速度是相对气体而并非相对地面的速度。所以，不能够简简单单的把飞机速度乘以时间就得到了飞机飞行距离，必须要考虑风的因素。高度表是利用气体压强随高度的变化而改变的原理制成的，用于显示现在飞机的飞行高度，由于受到原理的限制，这个默认显示的是距离海平面的距离。当然，飞机的设计师们在设计时考虑到真实高度的重要性，飞行员在飞行前可以自己设定零点，以显示现在飞机距离机场的真实高度。还有一块仪表，叫做升降速率表，原理与空速表类似，只是这次显示的是飞机上升与下降的速度。

飞机能够飞行，一个很重要的因素在于它拥有动力，现在的小型飞机，一般用的的是往复式发动机，而大型客机和一些公务机都是使用喷气式发动机。喷气式发动机和往复式发动机相比较工作原理还是进气、压缩、燃烧、膨胀做功，只是没有了冲程，空气是直接从前面进，从后面喷出，提供推力。
　　
　　小型飞机的发动机一般采用对缸气冷式，对缸使得空气可以顺利地到达每一个气缸，而飞机在飞行时本身就具有的高速，使得对于小型飞机来说，只要安装了足够多的气冷散热器就可以实现飞机发动机制冷。
　　
　　一般来说，小型飞机的油箱放在机翼处，采用重力式或泵式燃油系统，具体取决于油箱与汽化器的相对高度。由于小型飞机只有一个燃油表，这样就必须注意到飞机现在用的是那个油箱，而燃油表显示的又是哪个油箱。在历史上，的确出过由于这种失误而引起的事故。
　　
　　4、飞机重心分布、起降性能与飞行导航系统
　　
　　学习过大学物理的人都懂得，平衡有两种，一种是力平衡，另一种是力矩平衡。一架飞机毫无疑问是有一个质心的，在地面上时，起落架的三点布局使得重心必须处在三角形之内，不然飞机在地面上时就会发生前翻或后翻。在空中时升力也会存在一个“气动中心”，这样就必须考虑飞机如何在飞行中保持自身的力矩平衡，这时升降舵就应该适度调整以保证平衡，但是，由于水平尾翼能够提供的力矩有限，同时也为了保证飞机的可操作性就使得飞机的重心有一个前限和后限。在飞行前，飞行员务必先行确定重心，才能保障飞行安全。当然，同时也要考虑到飞机在飞行时由于燃油的消耗，重心会有一定的移动。这一点，对于小飞机尤为明显。
　　
　　飞机的升力来源于空气，所以，空气的变化会对飞机的飞行有所影响，尤其是在起飞和降落时。空气的密度越小，飞机起飞或降落所需的滑行距离就越大。具体的性能都可以在飞机的数据手册上找到。
　　
　　在飞机飞行时，有一个问题对于小飞机来说是至关重要的，就是要避开大型飞机的尾涡旋。显而易见，飞机只要在飞行，对于已经通过的气体肯定会有一定的影响，产生原因与诱导阻力产生原因相同。这个涡旋也会影响到后面的气体，使得气体高速旋转，而这种现象在飞机起飞和降落时尤为明显。如果恰巧，有一架小飞机随着大飞机起飞或降落，就很有可能进入这个尾涡旋从而产生灾难性的后果。
　　
　　在地面的高速公路上开车时，大可不必担心迷航的，因为在路上肯定会有大量的路标。但是，在空中，这个问题就变得极为尖锐，一旦失去航向，飞机便会陷入极大的危险之中。所以，人类考虑到要设置专门的在空中的导航系统。从历史上，人们用过地面导航，无线电导航，惯性导航和GPS全球定位系统导航等一系列的系统。
　　
　　也许，有的人会认为既然已经有了GPS全球定位导航系统，其他的方式就没有了存在的必要，但是，任何高科技都可能失效。所以，在现在的飞行中，各种导航系统，包括地面导航，无线电导航和GPS都会得到应用。
　　
　　地面导航主要是飞行员在飞行前确定本次的飞行路线。并且事先找好地面对照点，以保证飞行安全。而无线电导航主要有自动方向仪（ADF）、甚高频奥姆尼方向仪（VOR）、距离测量仪（DME）、仪表降落系统（ILS）和劳兰仪（LORAN）等系统，各有各自的特点，使用时应该因时因地而选择合适的方式。至于GPS导航系统，众所周知，就是驾驶员首先输入目标地的详细方位，在飞行过程中不断与卫星联系以确定现在方位并且纠正航向，从而飞往目的地的现阶段最先进的导航系统。
　　
　　5、机场设施和飞行生理与心理
　　
　　一般来说，民用机场会有着很多的跑道，如果细心的话，你会发现跑道上写着巨大的数字，但是，数字往往并不是按照顺序排列的，这是因为把这些数字在表示着跑道所处的方位。具体地说，就是把这个数字乘以十即为跑道由正北起的旋转方向，从而有利于飞机选择合适的跑道进行降落。为了保证飞机进场时机头能够以合适的角度进入，现在的机场一般也会安装目视进场的指示灯系统（VASI）等等一系列的设施。顺带说一句，这个VASI系统本来是为了保证在航空母舰上起降的飞机保证能够以最佳状态降落而研发出来的系统，现在也已经广泛的用于陆地民用机场了。
　　
　　随着高度的上升，空气中氧气的含量会有着明显的下降，而暴露在缺氧的环境下会给人造成极大的损害。人在缺氧时，正常控制意识变淡，视野模糊，但是，人同时却反倒感觉自己信心百倍，这样，更容易发生事故。所以，在飞行中，保证供氧极为关键。
　　
　　由于气压的下降，使得人体耳腔和体内的气体会有所膨胀，给人以不舒服感。而同时，飞行中由于加速度的存在，使得眼睛和脑部的供血有时是不足，有时又是过剩，也会严重干扰人在飞行中作出正确的判断。
　　
　　更为重要的是人的心理，有很多人在准备飞上蓝天前却心里反复惦记着某件事情，在飞行时难以集中自己的精力，使得飞机很容易进入失速或其他的危险的境地

Valnut · 发表于 2013-11-23 23:32:30

转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/

--!

韩健3927 · 发表于 2013-11-24 02:22:11

挺有意思的

境由心造 · 发表于 2013-11-24 08:55:26

本帖最后由境由心造于 2013-11-24 09:01 编辑

l我曾经的老板在互联网下载一个景区观光直升飞机想制造这个飞机，公司组织有研究生的研发团队，航天航空大学的教材是保密的，闭门造车三维研发3年后，没有商业化的进展，没有人敢试飞，也不敢卖出去（人命关天），只好作罢

玻璃杯wxyzhjx · 发表于 2013-11-24 10:08:26

帖子要顶起来，很好

韩健3927 · 发表于 2013-12-8 01:34:57

复杂原理简单论述

畅游 · 发表于 2013-12-21 16:30:57

太受益了

林霸赫 · 发表于 2013-12-21 19:03:43

学习了，受益匪浅，谢谢！

金色·曼陀羅 · 发表于 2013-12-22 15:49:49

很不错，受益了。

三八大盖 · 发表于 2013-12-23 20:14:09

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