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飞机靠什么起飞?

发布时间:2019-08-06 02:34 来源:未知 编辑:admin

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  飞机靠升力起飞。在真实且可产生升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生升力。

  在理想气体中或机翼刚开始运动的时候,这一条件并不 满足,粘性边界层没有形成。通常翼型(机翼横截面)都是上方距离比下方长,刚开始在没有 环流的情况下上下表面气流流速相同,导致下方气流到达后缘点时上方气流还没到后缘,后驻点位于翼型上方某点,下方气流就必定要绕过尖后缘与上方气流汇合。

  飞机飞行原理是:飞机是靠机翼的上下气压差来提供升力的,因为只要飞机向前运动(无论是在跑道上滑行还是在空中飞行),机翼下方的气压机会大于机翼上方的气压。

  喷气飞机的起飞过程包括三个阶段:地面滑跑、离地和加速爬升。飞机先滑行到起飞线上,刹住机轮,襟翼放到起飞位置,并使发动机转速增加到最大值,然后松开刹车,飞机在推力作用下开始加速滑跑。

  随着飞机向高速化、重型化方向发展,离地速度显著增加,跑道长度和起飞距离相应加长。大气温度、压强、跑道状况以及驾驶技术都影响飞机的起飞性能。逆风起飞、增大发动机推力、减小机翼载荷、采用增升装置等,可以缩短滑跑距离和改善起飞性能。

  重型飞机有时采用起飞加速器缩短起飞滑跑距离。舰载飞机利用弹射器实现短距起飞。此外,还可直接由动力装置或由动力装置带动旋翼、螺旋桨、风扇来产生推力升力,以支持飞机重量,实现垂直起飞。

  飞机(Fixed-wing Aircraft)指具有机翼、一具或多具发动机的靠自身动力驱动前进,能在太空或者大气中自身的密度大于空气的航空器。如果飞行器的密度小于空气,那它就是气球或飞艇。如果没有动力装置,只能在空中滑翔,则被称为滑翔机。

  飞机是20世纪初最重大的发明之一,公认由美国人莱特兄弟发明。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,同年他们创办了“莱特飞机公司”。

  燃油注入发动机,发动机运转,带动螺旋桨,或产生喷射气流,将大量气体向后推动,使飞机向前行,在空气流过飞机时,因为机翼及机身的形状,使得机身及机翼上下产生不同的空气压力,下面大,上面小, 将飞机向上压(抬起)。没有动力 “前行” 或没有空气迎面流过,就无法飞起来了。但仍需要一定的空气速度才能产生足够的压(力)差,这就是为什么飞机要在跑道上加速到一定速度后,获得足够速度的空气迎面流过以产生足够的上下压力差才能起飞的原因。同时也会将尾翼上翘,造成空气推得机身尾低,头高,产生一个“仰攻角”,更增加向上的力量。就开始前进,抬头,向上升高,离地,起飞了。通常我们会对出发远行的朋友说“一路顺风”,但那是以前坐帆船。坐飞机时,最少在起飞时要跟他说 “祝你逆风”。平飞后再顺风。

  飞机靠升力起飞。在真实且可产生 升力的机翼中,气流总是在后缘处交汇,否则在机翼后缘将会产生一个气流速度为无穷大的点。这一 条件被称为库塔条件,只有满足该条件,机翼才可能产生升力。 在理想气体中或机翼刚开始运动的时候,这一条件并不 满足,粘性边界层没有形成。通常翼型(机翼横截面)都是上方距离比下方长,刚开始在没有 环流的情况下上下表面气流流速相同,导致下方气流到达后缘点时上方气流还没到后缘,后驻点位于翼型上方某点,下方气流就必定要绕过尖后缘与上方气流汇合。由于流体 粘性(即康达效应),下方气流绕过后缘时会形成一个低压旋涡,导致后缘存在很大的逆压梯度。随即,这个旋涡就会被来流冲跑,这个涡就叫做起动涡。根据海姆霍兹旋涡守恒定律,对于理想不可压缩流体在有势力的作用下翼型周围也会存在一个与起动涡强度相等方向相反的涡,叫做环流,或是绕翼环量。环流是从 翼型上表面前缘流向下表面前缘的,所以环流加上来流就导致后驻点最终后移到机翼后缘,从而满足库塔条件。 由满足库塔条件所产生的绕翼环量导致了机翼上表面气流向后加速,由 伯努利定理可推导出压力差并计算出升力,这一 环量最终产生的升力大小亦可由库塔-茹可夫斯基方程计算: L(升力)=ρVΓ(气体密度× 流速×环量值) 这一 方程同样可以计算 马格努斯效应的气动力。 根据 伯努利定理——“流体速度越快,其 静压值越小(静压就是流体流动时垂直于流体运动方向所产生的 压力)。”因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上,这就产生了 升力。 升力的 原理就是因为绕翼环量(附着涡)的存在 导致机翼上下表面流速不同压力不同。

  大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、 机身、 尾翼、 起落装置和动力装置。

  ⑴机翼的主要功用是为飞机提供 升力,以支 持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有 副翼和 襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼 升力系数增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。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,飞机以双翼机甚至多翼机为主,但现代飞机一般是 单翼机。在机翼设计的过程当中,经常提到的一个矛盾是飞机的稳定性和操作性两个方面,上单翼飞机好像提起来的塑料袋,他非常的稳定,但是操作性稍微差一点。下单翼飞机好像托起来的花瓶,操作性很灵活,但是稳定性就稍微逊色一点。

  但考虑到机翼对发动机噪音的 屏蔽作用、便于维护等,大型民用客机飞机一般采用下单翼设计,同时采用上反角安装,以提高机动性。

  ⑵机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。

  ⑶尾翼包括水平尾翼(平尾)和垂直 尾翼(垂尾)。水平尾翼由固定的 水平安定面和可动的升降舵组成(某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面,没有专门的升降舵)。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼(瑞典的AJ-37与JAS39等等飞机是首翼)的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,以及保证飞机能平稳地飞行。

  ⑷起落装置又称 起落架,是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。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。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。

  一般的飞机起落架有3个支撑点,根据这三个支撑点的排列方式,往往分为前三角起落架和后三角起落架。其中,前三角起落架指前面一个支撑点,后面两个支撑点的起落架形式,使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较小,在起飞时很快就可以达到很高的速度,瞬间机翼的两面风速差达到临界,飞机得到足够的升力后即可起飞;后三角起落架采用的是前面两个 支撑点,后面一个支撑点的形式,使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较大,当飞机在跑道上达到一定的速度的时候,机翼两面的风速差即可达到一个临界,此时后起落架会被抬起,驾驶员继续推油门杆,同时向后拉操作杆以控制飞机平衡,当速度达到一定的值时,飞机即可起飞。

  ⑸动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前进。其次还可以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。

  现代飞机的动力装置主要包括 涡轮发动机和活塞发动机两种,应用较广泛的动力装置有四种:航空 活塞式发动机加螺旋桨 推进器;涡轮喷射发动机;涡轮螺旋桨发动机;涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展,火箭发动机、 冲压发动机、 原子能 航空发动机等,也有可能会逐渐被采用。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,如燃油供应系统等。

  讲到飞机的动力装置,就不得不讲一下飞机的推重比。推重比就是飞机的 推力与飞机所受到的重力的比值。一般的民用飞机的推力是小于飞机的重力的,因为每增加一个KN的推力,都要增加飞机的制造成本。而当飞机的推力大于飞机的重力的时候,飞机可以实现高速爬升甚至垂直爬升,很多需要高机动性能的飞机,比如战斗机等都有很大的推力和很小的重力。

  另外,等同重力的要求下,飞机的推力越大,机翼面积就越小,飞机巡航阻力就越小,速度就越快,滑跑距离就越长。反之亦然。

  飞机除了上述五个主要部分之外,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、 安全设备和其它设备等。

  其他的如鸭翼式结构,由后置的主机翼与可以理解成前置水平尾翼的鸭翼构成。也就是用鸭翼来控制飞机的仰角,水平尾翼的位置是鸭翼结构的主翼,来控制飞机的横滚。

  无尾结构,受益于 矢量推力发动机的无尾结构飞机,只有一个多是三角形的主翼,没有控制仰角的水平尾翼和鸭翼。靠发动机推力矢量方向变化来控制飞机的仰角。

  主操纵装置:驾驶杆或驾驶盘、方向舵脚蹬、油门杆和气门杆。在某些采用 电传操纵系统的飞机上,驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆。

  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。在大型飞机中,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飞机动作。由于某些采用电传操纵系统的飞机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”。 原子能的发现和利用又为飞机动力开辟了一个新的途径。1946 年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室分析了核动力飞机的可行性和潜在的问题。在当时最大的问题是缺乏防辐射材料的数据,其他的问题还包括飞机在运行或事故中会泄露的放射性物质,要如何对机组和地面人员进行保护,还存在试飞场地和范围的选择问题。飞机在飞行中会向大气释放放射性物质飞机自身会产生直接辐射。为此制定了核动力飞机的操作要求:及时在最不利的情况下,核动力飞机不能向大气中排放放射性物质,飞机的一切有害辐射必须被限制在飞机内部或预先指定的禁区内。

  1946 年对核动力飞机的研究最终演变成长期的飞机核能推进(NEPA)计划。NEPA 计划始于该年 5 月,由美国空军主持,所以研究方向是核动力远程战略轰炸机和高性能飞机。由于核能具有持久性和高温双重特性,所以在理论上使用一个反应堆是可行的。但是洛克希德飞机公司在 1957 年的报告中提出“由于战略轰炸机需要的高速性和高续航能力,以及相对于类似化学能飞机的潜在低空性能优势,将成为核动力的第一候选。

  飞机机翼的形状是上凸下平,当空气流过机翼表面时,机翼上表面的流速比下表面快。随着空气流速的增加,机翼上下表面形成的压力差越来越大。

  当升力的大小超过重力大小时,飞机就腾空而起。发动机的作用是给飞机提供向前的动力,也就是使飞机向前运动,但不是向上的动力,飞机并不是直接靠发动机推力升起来的。

  在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定理”。

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