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飞行基础知识飞行基础知识飞行基础知识飞行基础知识中国模拟飞行学院中国模拟飞行学院中国模拟飞行学院中国模拟飞行学院（内部培训专用）一、飞行的基本原理一、飞行的基本原理一、飞行的基本原理一、飞行的基本原理中文名称：飞行英文名称：flight定义：物体在距地球表面一定距离的空间运动的总称。自从1903年莱特兄弟发明飞机后,经过一系列的改进，人类彻底掌握并完美的利用了飞行技术。（一）飞行的原理（一）飞行的原理（一）飞行的原理（一）飞行的原理飞机的机翼的上下两侧的形状是不一样的，上侧的要凸些，而下侧的则要平些。当飞机滑行时，机翼在空气中移动，从相对运动来看，等于是空气沿机翼流动。由于机翼上下侧的形状是不一样，在同样的时间内，机翼上侧的空气比下侧的空气流过了较多的路程（曲线长于直线），也即机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。根据流动力学的原理，当飞机滑动时，机翼上侧的空气压力要小于下侧，这就使飞机产生了一个向上的升力。当飞机滑行到一定速度时，这个升力就达到了足以使飞机飞起来的力量。于是，飞机就上了天。说的再直观点：上表面数据一律假设为1，下表面一律假设为2，则机翼上表面长度为S1，下表面为S2，上表面和下表面在空气中移动的时间一定，设为T，T1=T2，由此可以得出：V1=S1/T1V2=S2/T2S1S2T1=T2，所以：V1V2，根据帕努利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。”，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。1111、升力的产生、升力的产生、升力的产生、升力的产生从空气流过机翼的流线谱可以看出：相对气流流过机翼时，分成上下两股，分别沿机翼上、下表面流过，而在机翼的后缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影响，上表面流线密集，流管细，其气流流速快、压力小；而下表面流线较稀疏，流管粗，其气流流速慢，压力较大。因此，产生了上下压力差。这个压力差就是空气动力(R)，它垂直流速方向的分力就是升力(Y)。升力维持飞机在空中飞行。机翼升力的着力点，即升力作用线与翼弦的交点叫压力中心。2222、升力产生的原因、升力产生的原因、升力产生的原因、升力产生的原因流体的压强。空气属于流体，在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。飞机机翼上面流速大，压强小于下面的压强，产生向上的力，这个力就是升力。飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流，一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理。3333、流体的连续性定理、流体的连续性定理、流体的连续性定理、流体的连续性定理当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中，不仅流速和管道切面相互联系，而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。4444、伯努利定理基本内容、伯努利定理基本内容、伯努利定理基本内容、伯努利定理基本内容流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。飞机的升力绝大部分是由机翼产生，尾翼通常产生负升力，飞机其他部分产生的升力很小，一般不考虑。从上图我们可以看到：空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出，流管较细，说明流速加快，压力降低。而机翼下表面，气流受阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力，从而翱翔在蓝天上了。机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。所以不能认为：飞机被支托在空中，主要是空气从机翼下面冲击机翼的结果。飞机飞行在空气中会有各种阻力，阻力是与飞机运动方向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进，这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。四种阻力是对低速飞机而言，至于高速飞机，除了也有这些阻力外，还会产生波阻等其他阻力。5555、影响飞机升力和阻力的因素、影响飞机升力和阻力的因素、影响飞机升力和阻力的因素、影响飞机升力和阻力的因素升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角）、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等）。（1）迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。（2）飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的两倍，升力和阻力增大到原来的四倍：速度增大到原来的三倍，升力和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍，升力和阻力也增大为原来的两倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。（3）机翼面积，形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大，升力大，阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响，从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响，飞机表面相对光滑，阻力相对也会较小，反之则大。（二）飞行的概念（二）飞行的概念（二）飞行的概念（二）飞行的概念1111、巡航速度、巡航速度、巡航速度、巡航速度飞机所装发动机每公里消耗燃油最小情况下的飞行速度称为巡航速度。在航空界，一般把适宜于持续进行的，接近于定常飞行的飞行状态称之为巡航。在此状态下的参数称为巡航参数，如巡航高度、巡航推力等等。巡航速度也是专机的巡航参数之一。巡航状态不是唯一的，每次飞行的巡航状态都取决于许多因素，如气象条件、装载、飞行距离、经济性等等。因此，各次飞行所选定的巡航参数(包括巡航速度)常有所不同。同样是巡航，由于任务要求不一样，选定的巡航速度也就不一样。例如航程巡航、航时巡航、给定区间最小燃料消耗巡航等，虽然都要求飞机以比较省油、比较经济的速度巡航，但这些指标是有差别的。航程巡航要求飞机能以航程最远的巡航速度飞行；航时巡航则要求飞机能以留空时间最长的巡航速度飞行等等。为此，巡航速度又可细分为“远航速度”和“久航速度”等。2222、最大平飞速度、最大平飞速度、最大平飞速度、最大平飞速度飞机在水平直线飞行条件下，把发动机推力加到最大所能达到的最大速度。（此速度要能维持3公里以上的距离）一般喷气飞机的最大平飞速度都是在11000米以上的高空达到的。对于军用飞机来说，低空飞行能力具有重要的意义。低空最大平飞速度是衡量多用途战斗机、攻击机和轰炸机的重要性能指标。3333、最小速度、最小速度、最小速度、最小速度飞机在某一高度上可以维持等速水平飞行的最低速度。此值越低，则飞机的起飞、降落速度越小，所需的机场跑道越短。同时飞机的安全性和机动能力越强。飞机的最小速度一般是在海平面高度获得。4444、失速速度、失速速度、失速速度、失速速度飞机的升力系数随飞机迎角的增加而增大。当迎角增加到某一数值后，升力系数不升反降，导致飞机升力迅速小于飞机重力，飞机便很快下坠，这种现象称为失速。5555、续航时间、续航时间、续航时间、续航时间续航时间又称之为“航时”。它是指飞机在不进行空中加油的情况下，耗尽其本身携带的可用燃料时，所能持续飞行的时间。续航时间是飞机最重要的性能指标之一，它直接表明飞机一次加油后的持久作战或持久飞行能力。续航时间与飞行速度、飞行高度、发动机工作状态等多种参数有关。合理选择飞行参数，使得飞机在单位时间内所耗燃料量最少，飞机就能获得最长的续航时间。此时，所对应的巡航速度称为“久航速度”。6666、爬升率、爬升率、爬升率、爬升率爬升率又称爬升速度或上升串，是各型飞机，尤其是战斗机的重要性能指标之一。它是指定常爬升时，飞行器在单位时间内增加的高度，其计量单位为米/秒。飞机在某一高度上，以最大油门状态，按不同爬升角爬升，所能获得的爬升率的最大值称为该高度上的“最大爬升率”。以最大爬升串飞行时对应的飞行速度称为“快升速度”，以此速度爬升，所需爬升时间最短。飞机的爬升性能与飞行高度有关，高度越低，飞机的最大爬升率越大，高度增加后，发动机推力一般将减小，飞机的最大爬升率也相应减小。达到升限时，爬升率等于0。以F-16战斗机为例，该机在海平面的最大爬升率高达305米/秒，高度1000米时，降至283米/秒，高度为10000米时，则降至100米/秒，当高度达到17000米时，其最大爬升率只有12米/秒。7777、升限、升限、升限、升限所谓升限，是指航空器所能达到的最太平飞高度。当航空器的飞行高度逐渐增加时，空气的密度会随高度的增加而降低，从而影响发动机的进气量，进入发动机的进气量减少，其推力一般也将减小。达到一定高度时，航空器因推力不足，已无爬高能力而只能维持平飞，此高度即为航空器的升限。升限可分为理论升限和实用升限两种。理论升限定义为：发动机在最大油门状态下飞机能维持水平直线飞行的最大高度。实用升限的定义是：发动机在最大油门状态下，飞机爬升率为某一规定小值(如5米/秒)时，所对应的飞行高度。在实际飞行中，受载油量等因素的影响，大部分飞机是无法达到理论升限的，因为要想爬升至理论升限需用很长的时间，且越往上越慢，尚未达标，燃油便耗尽了。所以，人们常用的是实用升限。提高飞机升限的措施主要有：增大发动机在高空时的推力、提高飞机的升力、降低飞行阻力、减轻飞机重量等。亚音速、跨音速、超音速与M数：一般来说，飞行器的飞行速度低于音速，称为亚音速飞行；飞行器的飞行速度高于音速，称为超音速飞行；而飞行器的飞行速度等于音速，则称为等音速飞行。为了研究问题方便，人们引入了M数的概念：M：**式中，v表示在一定高度上飞行器的飞行速度(或空气的流速)，a则表示当地的音速。M数又称马赫数。上面三种飞行情况，可以分别用Ml、Ml和M：1表示。由于在音速附近飞行存在许多特殊的现象，人们往往把M数0.75～l.2单独划出来，进行专门的研究，并把这一速度范围称为跨音速区。在航空和航天领域，人们一般根据M数的大小，把飞行器的飞行速度划分为4个区域，即：亚音速区--M数小于0.75；跨音速区--M数从0.75到1.2；超音速区--M数从1.2到5.0；高超音速区--M数5.0以上。其他相关飞行参数将在飞行训练章节重点讲述。二、飞机简述二、飞机简述二、飞机简述二、飞机简述飞机（fixed-wingaircraft）指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。严格来说，飞机指具有固定机翼的航空器。20世纪初，美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。飞机具有两个最基本的特征：其一是它自身的密度比空气大，并且它